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Reinigung von technischen Oberflaechen fuer plasmaunterstuetzte Beschichtungsprozesse

Ausgeloest durch verschaerfte gesetzliche Bestimmungen einerseits und staendig wachsende Ansprueche an technische Oberflaechen andererseits, muessen derzeit in allen Bereichen der industriellen Teilereinigung Anstrengungen zur Umstellung bislang praktizierter Verfahren getroffen werden. Im Zusammenhang hochentwickelter Beschichtungsverfahren spielt die Substratvorbehandlung im Zusammenhang mit der Schichthaftung und damit der Qualitaetssicherung eine wichtige Rolle. Zu den jahrelang fast ausschliesslich eingesetzten FCKW und CKW wurden in den letzten Jahren alternative Reinigungsverfahren entwikkelt. Dazu sind diverse nasschemische Verfahren auf der Basis waessriger, halbwaessriger und organischer Medien zu nennen, des weiteren trockenchemische Verfahren wie die Plasma- oder die UV/Ozonreinigung. Ein direkter und systematischer Vergleich dieser Verfahren hinsichtlich ihrer Eignung fuer bestimmte Reinigungsaufgaben und Moeglichkeiten ihrer Kombination steht bislang jedoch noch aus. Ziel des genannten Projektes ist die Evaluierung dieser Verfahren fuer den Bereich der plasmaunterstuetzten Beschichtungsprozesse. Zu diesen zaehlt die PACVD (plasma assisted chemical vapour deposition) und die PVD (physical vapour deposition). Im Projekt sollen anhand von vier ausgewaehlten typischen Schicht-Substratverbuenden die genannten Reinigungsverfahren einzeln und die Kombination (d. h. nasschemische mit anschliessender trockenchemischer Reinigung) unter Betrachtung funktioneller, oekologischer und oekonomischer Aspekte verglichen und optimiert werden.

Weitergehende Behandlungsstufen zur Entfernung gelöster Stoffe, TP2.7: Entwicklung von Adhäsionsvermittlerpeptiden mit Enzymfunktionalität zur Elimination von gelösten Stoffen

Thermische Reinigung von Industrieabwaessern

Thermisches Reinigungsverfahren fuer salzhaltige Industrieabwaesser mit biologisch nicht abbaubaren Verunreinigungen (TOC mehr als 5000 mg/l; Abwassermenge bis 50 m3/h) abtrennen der leichtfluechtigen Verunreinigungen durch Eindampfen und Verbrennung des Rueckstandskonzentrats. Die abgetrennten Brueden werden bei hoher Temperatur oxidiert. Waermerueckgewinnung bei der Konzentratverbrennung und Kondensation der oxidierten Brueden. Das Bruedenkondensat kann als Prozesswasser mit hoher Reinheit mit TOC weniger als 10 mg/l wieder verwendet werden.

Dampfkraftwerk Dürnrohr: Reduzierung der Katalysatorinstandhaltungskosten

Ausgangssituation: Das Dampfkraftwerk Dürnrohr ist mit einer SCR (Selectiv Catalytic Reduction) Entstickungsanlage im Rauchgasstrom ausgestattet. Durch Alterung der Katalysatoren ist eine Erneuerung einer Katalysatorlage erforderlich. Zusammenfassung: Verfahren zur Reaktivierung (Waschen) der Katalysatoren sollen getestet und speziell für diese Anlage erprobt werden. Innovation: Durch die Vermeidung einer Nachladung können erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden. Bisher liegen bei keinem unserer Kraftwerke Erfahrungen mit der Reaktivierung des Katalysators vor. Nutzen: Der Verbund erwirbt Know-how auf dem Gebiet der Katalysatorreaktivierung, was auch für künftige Anwendungen eine bedeutende Verbesserung der Wirtschaftlichkeit darstellt.

Nereda®-Verfahren auf der Kläranlage Altena

Der Ruhrverband betreibt für seine Mitglieder über 60 Kläranlagen in Nordrhein-Westfalen und reinigt dort die Abwässer von mehr als zwei Millionen Menschen und zahlreichen Gewerbebetrieben. Die Kläranlage im sauerländischen Altena wurde 1984 mit einer Ausbaugröße von 52.000 Einwohnerwerten (EW) in Betrieb genommen. Die biologische Reinigung erfolgt derzeit nach dem Belebungsverfahren. Im Faulbehälter wird der Schlamm anaerob stabilisiert, dann maschinell entwässert und anschließend einer thermischen Verwertung zugeführt. Der Kläranlagenstandort soll umfassend saniert und an die seit den 1980er Jahren deutlich gesunkene Einwohnerzahl angepasst werden (zukünftige Ausbaugröße 20.000 EW). Ein Ziel der Umbaumaßnahmen ist es, die Anlage künftig ohne eigene Schlammbehandlung als so genannte Satellitenanlage, also von einer benachbarten Kläranlage aus, zu betreiben. Die geringe Flächenverfügbarkeit und die eingeschränkte Zugänglichkeit des Geländes für schweres Baugerät stellten wesentliche Herausforderungen für die Neuplanung dar. Auf Basis der Ergebnisse einer umfangreichen Machbarkeitsstudie wurde vom Ruhrverband die Umsetzung des Nereda ® -Verfahren als die vorteilhafteste Lösung für die Erneuerung der biologischen Reinigungsstufe ausgewählt. Das Nereda ® -Verfahren ist ein neuartiges biologisches Abwasserreinigungsverfahren, in dem die Bakterien durch eine spezielle Reaktorgestaltung und gezielte Betriebsführung anstelle von Flocken kompakte „Granulen“ ausbilden. In diesen Granulen laufen die verschiedenen biologischen Prozesse der Abwasserbehandlung in den inneren anaeroben Bereichen und den äußeren aeroben Bereichen gleichzeitig ab. Das Verfahren basiert auf einem modifizierten Sequencing Batch Reactor (SBR)-Betrieb, bei dem Beschickungs- und Ablaufphase, Reaktionsphase und Sedimentationsphase zyklisch aufeinander folgen. Überschüssiger Schlamm wird regelmäßig abgezogen und zur Weiterbehandlung auf eine benachbarte Kläranlage verbracht. Im Vergleich zu konventionellen biologischen Reinigungsverfahren nach dem Stand der Technik ergeben sich beim Nereda ® -Verfahren deutliche betriebliche und wirtschaftliche Vorteile durch den geringeren Flächenbedarf, eine hohe Robustheit des Verfahrens sowie geringere Betriebskosten und verminderten Wartungsbedarf. Eine moderne Mess-, Steuer- und Regeltechnik mit Online-Überwachung und Fernzugriff ist Bestandteil des Verfahrens. Mit der neuen Anlage und dem neuen Verfahren soll eine weitestgehend biologische Phosphorelemination erfolgen. So kann im Vergleich zum Ist-Zustand eine Einsparung von Fällmitteln für die chemische Phosphatfällung um voraussichtlich etwa 75 Prozent realisiert werden. Insgesamt wird mit der neuen Technologie eine deutliche Verbesserung der Ablaufwerte erwartet. Zusätzlich wird im Vergleich zum Ist-Zustand für die Kläranlage in Altena mit dem Nereda®-Verfahren eine Verringerung des Energiebedarfs um mindestens 30 Prozent erwartet. Insgesamt ergeben sich Einsparungen von 130 Tonnen CO 2 pro Jahr bzw. 7,6 Kilogramm CO 2 pro EW und Jahr. Branche: Wasser, Abwasser- und Abfallentsorgung, Beseitigung von Umweltverschmutzungen Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Ruhrverband Bundesland: Nordrhein-Westfalen Laufzeit: seit 2019 Status: Laufend

Grundwasserdynamik an Küsten im Klimawandel (COASTGUARD)

Für Milliarden Menschen weltweit, vor allem aber für jene in Küstengebieten, ist Grundwasser die primäre Quelle für Trinkwasser. Weltweit sind die verfügbaren Grundwasserressourcen durch steigende Wasserentnahmen gefährdet, dies gilt vor allem für küstennahe Aquifere, da diese zusätzlich von Salzwasserintrusion bedroht sind. Gleichzeitig ist der Grundwasserabfluss in die Ozeane ein wichtiger Prozess für aquatische Ökosysteme. Das sich wandelnde Klima und die steigenden Meeresspiegel werden die Küstengrundwasserdynamiken weiter verändern.Kürzlich entwickelte globale Grundwassermodelle bieten die Möglichkeit, diese globalen Herausforderungen sichtbar werden zu lassen. COASTGUARD stellt sich zur Aufgabe die Parametrisierung dieser neuartigen Modelle an der Randbedingung Ozean genauer zu untersuchen und dabei Unsicherheiten zu quantifizieren. Die Projektergebnisse werden der Forschungsgemeinschaft weltweit helfen, großskalige Küstengrundwasserprozesse besser zu verstehen und diese mit lokalen Erkenntnissen in Zusammenhang zu setzen. COASTGUARD wird nicht nur zu einem besseren Verständnis der Dynamiken von Küstengrundwasserprozessen beitragen, sondern auch Implikationen für die zukünftige Frischwasserverfügbarkeit zulassen. Außerdem wird COASTGUARD weltweit Regionen aufzeigen, welche besonders durch ein sich änderndes Klima betroffen sind.COASTGUARD bietet damit die einmalige Gelegenheit: (1) Unsicherheiten der globalen Grundwassermodellierung zu untersuchen und deren Parametrisierung an der so wichtigen Schnittstelle Ozean zu verbessern, (2) neue Erkenntnisse darüber zu liefern, welche Prozesse bezüglich der Dynamik zwischen Grundwasser und Meer auf einer globalen Skala dominant sind sowie (3) die weltweite Quantifizierung von Salzwasserintrusion und Grundwasserabfluss im Kontext von Klimawandel und dem steigenden Meeresspiegel darzustellen.

WIR! - rECOmine - TERZINN II

Entfernung von toxischen Schwermetallen aus industriellen Abwässern unter Verwendung immobilisierter Makroalgenbiomasse

Mit dem Projekt wird das Ziel verfolgt, ein wirtschaftlich einsetzbares Verfahren zur Schwermetallentfernung auf der Grundlage von Algenbiomasse zu entwickeln. Die Grundlage für die Antragstellung bilden die Ergebnisse, die zur Abtrennung von Schwermetallen aus der wässrigen Phase im Sonderforschungsbereich 193 der Deutschen Forschungsgemeinschaft 'Biologische Behandlung industrieller und gewerblicher Abwässer' an der Technischen Universität Berlin in der 3. und 4. Förderphase von 1997 bis 2001 unter Verwendung von Mikroalgenbiomasse erreicht wurden. Mit dem Forschungsvorhaben soll versucht werden, dem Problem der Bereitstellung preiswerter Biomasse näher zu kommen. Hierzu können marine Makroalgen, die aus dem Meer gewonnen werden oder die bereits zur Wertstoffgewinnung verwendet werden, dienen. Bisher sind in den Teilprojekten F2 und F3 des Sonderforschungsbereichs 193 der Deutschen Forschungsgemeinschaft 30 verschiedene Mikroalgen aus unterschiedlichen Bezugsquellen eingesetzt worden. Der gegenwärtige Stand der Untersuchungen im Hinblick auf Aufnahmekapazität und -geschwindigkeit der Schadstoffe lässt Rückschlüsse auf eine erfolgversprechende technische Anwendungsmöglichkeit zu. Voraussetzung dafür ist die Lösung des Problems des durch die Kultivierungsbedingungen für die Mikroalgen noch zu hohen Preises für die Biomasse. Zeigen Makroalgen im Vergleich zu den Mikroalgen ähnliche positive Eigenschaften im Hinblick auf die Aufnahmefähigkeit (Kapazität, Selektivität) für Schwermetallionen, so könnten Immobilisate auf der Basis von Makroalgenbiomasse eine Alternative darstellen. Neben den bereits im Sonderforschungsbereich 193 eingesetzten Metallen Blei, Nickel, Cadmium, Zink und Kupfer ist die Ausdehnung der Untersuchungen auf weitere Metalle geplant, die als Kontaminationen in der Abwasseraufbereitung unterschiedlicher Herkunftsquellen eine wichtige Rolle spielen. Vorgesehen ist eine Erweiterung auf die Metalle Chrom (Cr+3) und Arsen (As). Der Schwerpunkt der Untersuchungen sollte auf industriell nutzbaren preiswerten Makroalgen liegen, die in großer Menge als Biomassenquelle vorhanden sind und leicht beschafft werden können.

Kombination biologischer und chemischer Verfahren zur Ammoniumabscheidung aus Abwaessern

Mit Ammonium schwach belastete Abwaesser lassen sich biologisch mit sehr einfachen Verfahren reinigen. Bei sehr hoch belasteten Abwaessern koennen sich jedoch erhebliche Schwierigkeiten ergeben. Von besonderer Bedeutung ist die Abscheidung des Ammoniums dann, wenn bei aerober Betriebsweise mit Biogasproduktion Ammonium in groesserem Umfang durch die biologische Umsetzung entsteht. Unsere Entwicklung, die sich ausgezeichnet bewaehrt hat, zielt darauf ab, das entstandene Ammonium durch Zugabe von Chemikalien abzuscheiden. Es liegen Ergebnisse von Untersuchungen vor, die ueber mehrere Jahre durchgefuehrt wurden. Anwendungsbereiche: Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Reinigung industrieller Abwaesser mit Biogasproduktion und integrierter Abscheidung von Ammonium.

Ressourcenschonende Reinigung von Mehrwegflaschen (ReFla)

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