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Halbtechnische Untersuchungen zur Phosphorelimination beim membranunterstuetzten Belebtschlammverfahren

Ziel des Vorhabens ist eine vergleichende Untersuchung zur Moeglichkeit der Phosphorelimination beim membranunterstuetzen Belebungsverfahren. Hierbei sollen die Vor- bzw. Simultanfaellung und die Auswirkungen auf den belebten Schlamm im Membranbioreaktor untersucht werden. Weiterhin werden Aspekte wie Anreicherung von Schwermetallen im belebten Schlamm, hygienische Aspekte, Anfall von Ueberschussschlamm etc betrachtet.

Untersuchungen zur Trockenabscheidung von Stickoxiden aus den Rauchgasen von Feuerungen mit einer thermischen Leistung von weniger als 50 MW

Fuer kleinere Feuerungsanlagen mit einer Feuerungsleistung zwischen ca 5 und 50 MW ist ein Verfahren zur trockenen Abscheidung von Stickoxiden zu entwickeln, das weitgehend simultan mit der Abscheidung anderer saurer Gasbestandteile (SOx, HCl und HF) sowie der Feststoffabtrennung arbeitet. Die entstehenden Produktionsstoffe sollen nach Moeglichkeit umweltvertraeglich oder marktfaehig, zumindest aber deponiegeeignet sein.

Phosphatelimination durch Simultanfaellung mit Kalk unter Ausnutzung von Impfkristallen und Schlammkreislauffuehrung vor dem Hintergrund der Nitrifikation und Denitrifikation

Faellungsverfahren zur Phosphatelimination auf kommunalen Klaeranlagen besitzen nach der Novellierung der Abwasservorschrift eine hohe Aktualitaet. Durch eine Simultanfaellung mit Kalkhydrat wird eine P-Elimination bis auf kleiner als 1,0 mg P/l im Ablauf einer Klaeranlage fuer erreichbar gehalten. Vor dem Hintergrund neuer Erkenntnisse ueber die Auswirkung von Impfkristallen und Schlammkreislauffuehrung erscheint es untersuchungswuerdig, inwieweit sich die bei der Faellung bildenden Verbindungen Calciumcarbonat und Calciumphosphat ueber den Ruecklaufschlamm als Impfkristalle ausnutzen lassen bzw wie stabil sie sich erweisen. In diesem Zusammenhang ist auch die Frage zu klaeren, wie sich die Biozoenose in der Belebungsstufe auf die Kalkzugabe einstellt. Im besonderen erscheint die Moeglichkeit von Interesse, durch Rueckloesung des gebildeten Calciumcarbonats zu Calciumhydrogencarbonat den Alkalitaetsabbau durch die Nitrifikation wieder auszugleichen.

Entschwefelung und Denitrierung von Rauchgasen nach dem Elektronenstrahlverfahren^Simultane Rauchgasreinigung (Entschwefelung, Denitrierung) durch Elektronenstrahl - Teilprojekt 2 und 3, Simultane Rauchgasreinigung (Entschwefelung, Denitrierung) durch Elektronenstrahl - Teilprojekte 1 und 3

Das Elektronenstrahlverfahren (ESV) ist ein trockenes Rauchgasreinigungsverfahren zur simultanen Abscheidung von SO2 und NOx durch Elektronenbestrahlung und Ammoniakzudosierung, wobei SO2 und NOx in die verwertbaren Endprodukte Ammoniumsulfat- und -nitrat (Kunstduenger) umgewandelt werden. Im Rahmen des Vorhabens wurde am KfK-Prozessdampfkraftwerk der Abgasversuchskreislauf AGATE gebaut. Die nachfolgenden Fragen werden schwerpunktmaessig bearbeitet: a) Einfluss verschiedener Rauchgasparameter auf die Oxidationsraten von SO2, NO, NO2; b) Einfluss der Strahlendosis auf den Abscheidegrad; c) zeitlicher Ablauf des Produktbildungsprozesses und des Partikelverhaltens; d) Optimierung der Produktfiltration.

Teilprojekt VI: Kooperation mit Tsinghua University, China^Entwicklung neuer Verfahren zur simultanen Elimination von organischen Schadstoffen (Pestizide) und Nitrat aus Trinkwasser unter Verwendung biologisch abbaubarer Festsubstrate^Teilprojekt 5: Kooperation mit Tsinghua University, China^Entwicklung neuer Verfahren zur simultanen Elimination von organischen Schadstoffen (Pestizide) und Nitrat aus Rohwässern für die Trinkwasserversorgung unter Verwendung biologisch abbaubarer Festsubstrate - Teilprojekt 7: China, Teilprojekt IV: Kooperationsvorhaben mit Tsinghua University, China

Allgemeines Ziel des Vorhabens ist es, ein Verfahren zur gekoppelten Entfernung von Nitrat und organischen Schadstoffen (insbesondere Pflanzenbehandlungs- und Schädlingsbekämpfungsmittel, PBSM) zu entwickeln, das auf der Anwendung von biologisch abbaubaren Polymeren (BAP) beruht. Dabei wirken diese Polymere sowohl als Substrat für die Mikroorganismen, die unter anoxischen Bedingungen anaerob Nitrat als terminalen Elektronenakzeptor veratmen, als auch als Sorbens für gelöste Pestizide. In diesem Teilprojekt sollen dazu die physikalischen und chemischen Eigenschaften der BAP und die freisetzbaren gelösten Substanzen der BAP näher charakterisiert werden. Ebenso sollen Gleichgewicht und Kinetik der Sorption ausgewählter organischer Schadstoffe an den Festsubstraten bestimmt werden. Zur Aufklärung der mikrobiologischen Abbaumechanismen sollen Verfahren zur Messung der Abbauprodukte entwickelt werden. Das Verfahren soll einen Beitrag zur Trinkwasserversorgung in landwirtschaftlich genutzten Gegenden liefern, in denen die Grundwässer sowohl mit Nitrat- als auch mit PBSM verunreinigt sind. Insbesondere sollen Einfachverfahren entwickelt werden, die mit geringem Wartungsaufwand auskommen.

Teilprojekt VI: Kooperation mit Tsinghua University, China^Entwicklung neuer Verfahren zur simultanen Elimination von organischen Schadstoffen (Pestizide) und Nitrat aus Trinkwasser unter Verwendung biologisch abbaubarer Festsubstrate^Entwicklung neuer Verfahren zur simultanen Elimination von organischen Schadstoffen (Pestizide) und Nitrat aus Rohwässern für die Trinkwasserversorgung unter Verwendung biologisch abbaubarer Festsubstrate - Teilprojekt 7: China, Teilprojekt 5: Kooperation mit Tsinghua University, China

Mit dem Teilprojekt werden die Feststoffsubstrate und Herstellungsverfahren entwickelt bzw. modifiziert, sowie die Eignung und Optimierung eines Reinigungsverfahrens (Pulsationsreaktor) untersucht. Ziel ist es, multifunktionelle biologisch abbaubare Feststoffsubstrate für die Elimination von organischen Schadstoffen (Pestiziden) und Nitrat aus Rohwässern zu entwickeln und herzustellen (Labor- und Technikumsmaßstab). Schwerpunkte sind eine hohe Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit der Compounds durch geeignete und auf dem Markt verfügbare Ausgangsrohstoffe, insbesondere nachwachsende Rohstoffe, sowie die Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten. Ausgehend von (am Fachbereich) entwickelter Biocompounds zur Elimination von Nitraten im Abwasser werden Einzelkomponenten zur Erweiterung der Funktionalität untersucht und entwickelt. Verarbeitungstechnisch sind die optimale granulometrische Form der Einzelkomponenten und des Biocompounds, die Aufbereitung und Modifizierung der Ausgangsmaterialien und die technisch-technologische Modifizierung der Verfahren Arbeitsschwerpunkte. Die Ergebnisverwertung erfolgt mit den zu überführenden Verfahren.

Teilprojekt III: Kooperation mit Tsinghua University, China^Teilprojekt II: (TZW), Kooperation mit Tsinghua University, China^Teilprojekt VI: Kooperation mit Tsinghua University, China^Entwicklung neuer Verfahren zur simultanen Elimination von organischen Schadstoffen (Pestizide) und Nitrat aus Trinkwasser unter Verwendung biologisch abbaubarer Festsubstrate^Teilprojekt 5: Kooperation mit Tsinghua University, China^Teilprojekt IV: Kooperationsvorhaben mit Tsinghua University, China^Entwicklung neuer Verfahren zur simultanen Elimination von organischen Schadstoffen (Pestizide) und Nitrat aus Rohwässern für die Trinkwasserversorgung unter Verwendung biologisch abbaubarer Festsubstrate - Teilprojekt 7: China, Teilprojekt I: Gesamtkoordination, Kooperation mit Tsinghua University, China

1. Vorhabensziele des Teilvorhabens 1 sind a) die Teiluntersuchung der simultanen Denitrifikation und Pestizidelimination mit Hilfe von Festsubstraten, b) molekularbiologische Untersuchungen im Rahmen eines deutsch-chinesischen Verbundvorhabens, an dem die chinesische Tsinghua-Universität mit einem eigenen Forschungsbeitrag beteiligt ist. 2. Die Arbeitsplanung sieht Untersuchungen zur Sorption von Pestiziden an Festsubstraten und die Analyse von Biopopulation und Abbauprodukten der biologischen Umsetzungen vor. 3. Die Ergebnisse sollen im Betrieb von zwei Demonstrationsanlagen der industriellen Projektpartner verwertet werden.

Teilprojekt III: Kooperation mit Tsinghua University, China^Entwicklung neuer Verfahren zur simultanen Elimination von organischen Schadstoffen (Pestizide) und Nitrat aus Trinkwasser unter Verwendung biologisch abbaubarer Festsubstrate^Teilprojekt VI: Kooperation mit Tsinghua University, China^Teilprojekt 5: Kooperation mit Tsinghua University, China^Teilprojekt IV: Kooperationsvorhaben mit Tsinghua University, China^Entwicklung neuer Verfahren zur simultanen Elimination von organischen Schadstoffen (Pestizide) und Nitrat aus Rohwässern für die Trinkwasserversorgung unter Verwendung biologisch abbaubarer Festsubstrate - Teilprojekt 7: China, Teilprojekt II: (TZW), Kooperation mit Tsinghua University, China

Im Verbundprojekt soll ein Verfahren zur gekoppelten Entfernung von Nitrat und Pestiziden entwickelt werden, in dem biologisch abbaubare Polymere sowohl als Substrat für die denitrifizierenden Mikroorganismen als auch als Sorbens für gelöste Pestizide fungieren. Die Nitratreduktion und der Pestizidabbau werden in einer Prozessstufe vereinigt. In einer Verfahrensvariante werden magnetische Partikel mit Magnetit und Maghemit eingesetzt, die eine optimierte Verfahrenssteuerung erlauben und den Schadstoffabbau durch Fe(III)-reduzierende Organismen erhöhen sollen. Die Untersuchungen am TZW umfassen die Ermittlung von N-Bilanzen und Umsatzkinetiken unter variierenden Randbedingungen, die Stabilität der magnetischen Partikel sowie den Abbau von Pestiziden unter Nitrat- und Fe(III)-reduzierenden Bedingungen. Eine Pilotanlage wird in einem Wasserwerk betrieben, in dessen Einzugsbereich Pestizide und Nitrat im Rohwasser vorliegen. Das Verfahren soll der Wasseraufbereitung und Trinkwasserversorgung, insbesondere in landwirtschaftlich genutzten Regionen dienen. Es werden Empfehlungen zu den Einsatzbereichen erarbeitet und die Wirtschaftlichkeit beurteilt.

Entwicklung eines Verfahrens zur Phosphatrückgewinnung aus ausgefaultem Nassschlamm oder entwässertem Faulschlamm als gut pflanzenverfügbares Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP)

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Es zeichnet sich ab, dass Klärschlamm zukünftig in deutlich geringeren Mengen landwirtschaftlich verwertet werden wird. Die im Abwasser und letztlich im Klärschlamm enthaltenen Nährstoffe, vor allem Phosphor, sollen daher auf anderem Wege der Landwirtschaft in qualitativ hochwertiger Form wieder zugeführt werden. Durch eine Phosphorrückgewinnung aus Abwasser können signifikante Mengen an Phosphor wiedergewonnen werden. Ziel des Projektes war es, ein P-Recycling-Verfahren zu entwickeln, welches Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP: 'Struvit') als gut pflanzenverfügbares Produkt liefert und auf den in Europa vorherrschenden Kläranlagen mit Simultanfällung mit hohem Wirkungsgrad einsetzbar ist. Fazit: Die durchgeführten Versuche erbrachten für die Schritte 1 und 3 des Verfahrens bereits sichere Erkenntnisse für die Auslegungsgröße der Reaktoren. Vor halbtechnischen Versuchen sollten entsprechende Versuche zur Rücklösung des Phosphats direkt mit Zitronensäure durchgeführt werden, um zumindest einen Teil der erforderlichen Schwefelsäure durch Zitronensäure zu ersetzen. Der Gesamtaufwand für das Verfahren würde sich dadurch verringern, da sich das zur Komplexierung vorteilhafte Natriumcitrat bei der Neutralisation direkt bilden würde. Für die großtechnische Realisierung ist von einer Wiedergewinnung von ca. 50 bis 60 Prozent des im Klärschlamm enthaltenen Phosphors in der Form von MAP auszugehen. Die aus dem Abfallstoff 'Klärschlamm' zurückgewonnen Phosphatverbindung kann entweder direkt landwirtschaftlich verwertet werden oder in der Düngemittelindustrie als Rohstoff genutzt werden. Das Verfahren führt somit zum direkten Recycling des Rohstoffs Phosphor.

(EU10) Voruntersuchung zur Sanierung mit Arsen und Schwermetallen belasteter Grundwasserleiter durch reaktive Wände

Die Sanierung von Grundwasser über Reaktive Wände hat sich zu einer Alternative zu herkömmlichen Grundwassersanierungen entwickelt. Für die Sanierung von Arsen- und Schwermetallen belasteter Grundwässer fehlen jedoch noch die Grundlagen. Ziel des Vorhabens ist, es für den Einsatz in einer Reaktiven Wand geeignete Verfahren zur simultanen Abscheidung von Arsen und Schwermetallen zu ermitteln. Im Rahmen des Projekts sollen Vorversuche zur Auswahl geeigneter Sorbentien durchgeführt werden und alternative Verfahren zur Entfernung von Arsen und Schwermetallen geprüft werden.

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