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Reinigung von gasförmigem Chlorwasserstoff

Die WACKER Chemie AG ist ein weltweit tätiges Chemieunternehmen mit rund 16.000 Mitarbeitenden und einem Jahresumsatz von 5,5 Milliarden Euro im Jahr 2025. Das geförderte Projekt „Errichtung und Betrieb einer Anlage zur Reinigung von gasförmigem Chlorwasserstoff“ wurde im Geschäftsbereich WACKER Silicones am Standort Burghausen durchgeführt. WACKER Silicones ist europäischer Marktführer und weltweit die Nummer zwei im Bereich Silikone. Silikone finden in zahlreichen Industrien Anwendung. Bei der Herstellung von Silikonen entstehen durch Hydrolyseprozesse siliziumorganische Nebenprodukte, die als gelöste Verbindungen ins Betriebsabwasser gelangen. Diese Stoffe sind in der nachgeschalteten zentralen biologischen Abwasserreinigungsanlage des Standortes Burghausen nur schwer biologisch abbaubar. Eine nachträgliche physikalische Abtrennung aus dem Abwasser ist mit verhältnismäßigen Mitteln technisch nicht umsetzbar. Die Kontrolle erfolgte bislang über den Summenparameter „Gesamter Organischer Kohlenstoff“ (TOC); spezifische Überwachungswerte für siliziumorganische Verbindungen bestehen nicht. Ziel des Projektes war die Errichtung einer neuartigen HCl-Reinigung im Methanolyse-Betrieb E2, um siliziumorganische Verunreinigungen bereits im Produktionsprozess zurückzugewinnen und so den Eintrag ins Abwasser deutlich zu reduzieren. Erwartet wurde eine Rückgewinnung von rund 90 Prozent der siliziumorganischen Verbindungen aus dem Prozessabwasser des Methanolysebetriebs, entsprechend einer Reduktion von etwa 40 Tonnen pro Jahr TOC bzw. rund 35 Prozent der im betrieblichen Abwasser der E2 enthaltenen TOC-Fracht. Das entwickelte Verfahren basiert auf einem zweistufigen Waschprozess zur Reinigung des bei der Hydrolyse anfallenden Chlorwasserstoffs. Die Waschmedien und abgetrennten Stoffe werden in den Produktionskreislauf zurückgeführt, während angereicherte C7-Kohlenwasserstoffe thermisch verwertet werden. Durch die Inbetriebnahme der HCl-Reinigung konnte die TOC-Fracht im Betriebsabwasser von ca. 113 Tonnen pro Jahr (2021) auf ca. 52 Tonnen pro Jahr (2025) und damit um über 50 Prozent gesenkt werden. Unter Berücksichtigung leicht geringerer Produktionsmengen ergibt sich eine relative Reduzierung von ca. 47,5 Prozent und damit deutlich mehr als ursprünglich erwartet. Gleichzeitig trat der prognostizierte Mehrverbrauch an Betriebsmitteln nicht ein. Durch einen geringeren Einsatz von Wasch-Methylchlorid und die Optimierung des Kondensationssystems konnten Dampf- und Kühlwasserverbrauch reduziert werden. Insgesamt führt der Betrieb der HCl-Wäsche zu Einsparungen von Betriebsmitteln in der MeCl-Anlage. Die Maßnahme dient der nachhaltigen Sicherung der Grundstoffproduktion im Geschäftsbereich Silikone am Standort Burghausen. Das entwickelte Verfahren stellt eine zukunftsfähige Lösung zur Verringerung siliziumorganischer Einträge ins Abwasser dar und besitzt Modellcharakter für andere Hersteller von Siloxanen. Die weltweite Siloxanproduktion beträgt rund 3.000 Kilotonnen pro Jahr und wächst jährlich um etwa 5 Prozent, sodass das Verfahren grundsätzlich von allen Silikonherstellern in den Teilprozessen Hydrolyse und Chlormethansynthese eingesetzt werden kann. Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Wacker Chemie AG Bundesland: Bayern Laufzeit: 2022 - 2026 Status: Abgeschlossen

Ressourcenschonende Reinigung von Mehrwegflaschen (ReFla)

Aufbereitung von Molkereiabwaessern mit Chitosan

Ziele: Verringerung der organischen Belastung von Molkereiabwaessern durch Chitosan; weitere Nutzung der ausgefuellten Milchbestandteile. Ergebnisse, vorlaeufig: Entfernung von 96 Prozent Fett und 60 Prozent Eiweiss aus Modellabwasser, CSB-Reduktion um ca. 50 Prozent.

Nachhaltige Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens, Entwicklung eines Simulationstools zur Prognose der Ausbreitung und des Abbaus von Schadstoffen in der gesättigten und der vadosen Zone

Ziel ist dabei unter anderem, eine Datenbasis für die Modellierung des Schadstoffabbaus und der Schadstoffausbreitung zu schaffen, die in ein sechstes Teilprojekt einfließt. Dieses wird von Mitarbeitern der Professoren Knabner und Rüde bearbeitet und befasst sich standortübergreifend mit der mathematischen Modellierung von Transport-, Rückhalte- und Abbauprozessen mittels moderner und effizienter Verfahren. Für die numerische Simulation wird ein Prognoseinstrument entwickelt, das belastbare Risikoeinschätzungen liefern soll. Aufgrund der anspruchsvollen Struktur der Probleme - Systeme von gekoppelten, nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen - werden auch Techniken der Höchstleistungssimulation eingebracht. An jedem untersuchten Standort soll das Verständnis der im Untergrund ablaufenden Prozesse so vertieft werden, dass nicht nur der momentane Zustand beschrieben werden kann, sondern auch langfristige Prognosen möglich sind. Angesichts von rund 13300 altlastverdächtigen Flächen in Bayern ist es von großer volkswirtschaftlicher Bedeutung, neben der Entwicklung von kostengünstigen und praxisorientierten Technologien zur Altlastensanierung die natürlichen Selbstreinigungskräfte der Umwelt zu nutzen. Um angemessen handeln zu können, brauchen Behörden und andere Entscheidungsträger eine zuverlässige Antwort auf die Frage: Wie groß ist das natürliche Potenzial eines Altlastenstandortes, sich selbst zu reinigen?

Entwicklung eines Verfahrens zur Bodensanierung durch adsorptive Immobilisierung und modellhafter Einsatz speziell modifizierter Betonitmischungen

Betriebsstabile Deammonifikation mit Swinging Redox

Seit dem Jahr 2009 werden an der Technischen Universität München, vom Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft, Untersuchungen zur Deammonifikation im SBR durchgeführt, bei der mittels Intervallsteuerung und spezieller Regelstrategie das gleichmäßige Schwingen des Redoxpotentials (ORP) im Fokus steht. Postuliert wird bei dieser Methode die Unterstützung eines enzymgebundenen Ladungsaustauschs zur Regeneration der Biozönose im wechselnden Milieu von Oxidation und Reduktion. Die ORP-Amplituden zeigen während der aeroben und anoxischen Phasen typische Signale, die mit den Stickstoff-Konzentrationen korrelieren. Als Resümee ist herauszustellen, dass der Prozess mit Kläranlagen-Belebtschlamm und deammonifizierendem Schlamm aus vorangegangenen Untersuchungen angefahren werden kann. Gesamtstickstoff-Abbaugrade von 90 % werden bei einer Betriebs-Temperatur von 30 °C und Belastung von mehr als 380 gN/(m3 d) erreicht. Nach zwei Jahren Betriebserfahrung mit der Behandlung von KA-Zentraten aus Garching und Ingolstadt in mehreren 150 l SBR-Technikumsanlagen wurde von 2010 bis 2012 im Klärwerk Landsberg an einer Pilotanlage mit 20 m3 SBR eine automatische Steuerung entwickelt, die eine betriebsstabile Prozessführung ermöglicht. Seitdem sind im Rahmen von Master- und Studienarbeiten die optimalen Betriebsbereiche zur Deammonifikation im Technikum präzisiert worden. Um Substrat-Hemmung sowie Nitrat-Akkumulation zu vermeiden, ist bei der Prozessregelung strickt auf Konzentrationsgradienten und ORP-Amplituden-Grenzwerte zu achten. Für die Einfahrphase hat sich die Zugabe von einem Viertel Kläranlagen-Zulauf zum Zentrat bewährt, um besonders im Teillastbereich ein ausreichendes Reduktionspotential vorzugeben. Weitere Additive sind im Regelbetrieb nicht erforderlich. Die jüngsten Ergebnisse zeigen, dass bei Voll-Last, das heißt bei einer Abbauleistung von mehr als 360 gN/(m3 d) und Zulaufkonzentrationen von 1.400 mg/l NH4-N, auch die Nitrat-Konzentration im Ablauf auf weniger als 5 % reduziert werden kann. Mit der Online-Messung von ORP, LF und pH ist der Prozess stabil zu führen. Ammonium, Nitrat und TS werden zwei bis dreimal pro Woche gemessen.

Weiterentwicklung und Erprobung eines Festbett-Biowäscher-Kaskadenreaktors zur biologischen Reinigung von organisch hoch belasteten gewerblichen und industriellen Abwässern

Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens - Teilprojekt Modellierung

Im Rahmen des Teilprojekts Modellierung des Forschungsverbundvorhabens 'Nachhaltige Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens' wird ein Prognoseinstrument entwickelt, das die Ausbreitung und den Abbau von Schadstoffen in der (un-)gesättigten Bodenzone in Form einer numerischen Simulation abbildet. Dazu musste in der ersten Projektphase ein existierendes Simulationswerkzeug (Richy1D) insbesondere um die Beschreibung von natürlichen Abbauvorgängen erweitert werden. Die nötigen Arbeiten auf dem Gebiet der Modellentwicklung resultierten zunächst in Implementierungen von Abbaumechanismen 0. und 1. Ordnung, die bereits lineare, irreversible Reaktionsnetzwerke mit beliebigen Reaktionspartnern abbildbar machen. Derartige Abbauketten sind etwa zur vereinfachten Beschreibung des LHKW-Abbaus weit verbreitet. Die Abhängigkeit der Reaktionsraten von Vorhandensein und Aktivität lebender Organismen, die diese Abbauvorgänge katalysieren, wird vom Monod-Modell widergespiegelt. Dieses wurde formuliert und implementiert für Umsetzungen mit beteiligter Biomasse und zwei Reaktionspartnern, dem Elektronendonator und einem Elektronenakzeptor (sog. 3-Komponentenmodell). Die Berücksichtigung des Konzepts der Redoxzonen, in welchen unterschiedliche Mikrobenspezies agieren und verschieden Abbauwege möglich sind, mündet in der Formulierung eines allgemeinen Monod-Modells mit einer beliebigen Anzahl von unterschiedlichen Biomassenspezies, Abbauwegen, Reaktionspartnern und Hemmstoffen. Um schließlich allgemeinste chemische Reaktionsgleichgewichte oder Kinetiken berücksichtigen zu können, wird derzeit an der Realisation eines allgemeinen Mehrkomponentenmodelles gearbeitet. Die Nutzung komplexer Simulationsmodelle für reale Fallstudien stellt hohe Anforderungen an die Datenlage der Standorte. Ein Hilfsmittel zur Gewinnung von Modellparametern stellt die Identifizierung dieser mittels inverser Simulation geeigneter (Säulen-) Experimente dar. Die am Lehrstuhl entwickelte Software wurde hier entsprechend den Anforderungen eines Teilprojekts einem speziellen Experimentdesign, dem sog. Kreislaufexperiment, angepasst. Desweiteren wurde eine neue Parametrisierungsmöglichkeit für die zu identifizierenden Funktionen geschaffen, welche zu verbesserter numerischer Stabiliät führt. Die Funktionen sind nun durch monotone, stückweise kubische Splines darstellbar. Die Identifizierungssoftware ist auch auf die Parameter des 3-Komponenten-Monod-Modells erweitert. Zur Erstellung einer räumlich dreidimensionalen, instationären Wasserhaushalts- und Stofftransportsimulation Richy3D wurden zunächst zweidimensionale Vorarbeiten auf die aktuellste Version des Programmbaukastens ug portiert, was sowohl die Verfolgung adaptiver Rechenkonzepte (variable Steuerung numerischer Parameter wie Zeitschrittweite und Feinheit des räumlichen Gitters) ermöglicht, als auch einen übergang zu parallelen Datenstrukturen bietet. Dazu wurde in weiten Teilen die Diskretisierung ...

Untersuchungen zur anaeroben Reinigung des Abwassers einer Zitronensaeurefabrik

Bei der Zitronensaeureherstellung aus Melasse fallen grosse Mengen hochkonzentrierter Abwaesser an, deren Reinigung durch den Einsatz der anaeroben Verfahren wirtschaftlich tragbar wird. Die bei diesem Prozess entstehenden grossen Mengen an Faulgas koennen einen bedeutenden Teil des Primaerenergiebedarfes der Fabrik decken. Bedingt durch die Zusammensetzung des Abwassers treten eine Fuelle von Problemen mikrobiologischer und technologischer Natur auf.

Kiesvorfilter als Vorbehandlungsstufe zu Langsamsandfiltern

Eingehende Labor- und Pilotversuche haben gezeigt, dass der horizontal durchflossene Kiesfilter ein einfaches und daher vielversprechendes Verfahren fuer die Vorbehandlung von Oberflaechenwasser ist, das hohe Truebung aufweist und daher nicht direkt in einem Langsamsandfilter aufbereitet werden kann. Ziel der naechsten Projektphase ist die praktische Erprobung und Verbreitung solcher Kiesvorfilter in verschiedenen Entwicklungslaendern. Zur Zeit sind Demonstrationsanlagen in Tanzania, Kenya und Peru in Planung oder in Ausfuehrung. Weitere Projekte zeichnen sich fuer Kolumbien, Togo, Sudan und Indien ab. Ungefaehr 12 Demonstrationsanlagen in 6 verschiedenen Laendern sollen gebaut, betrieben und evaluiert werden. Der FB HYGEL uebernimmt die technische Beratung fuer die Bauprojekte, erarbeitet Vorschlaege fuer das Monitoring und evaluiert die Felderfahrungen. Sobald genuegend Felderfahrungen vorhanden sind (in 2-3 Jahren), soll das Projekt mit der Herausgabe eines Leitfadens fuer Dimensionierung, Betrieb und Unterhalt eines Kiesvorfilters abgeschlossen werden.

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