Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bei der Behandlung von Eluaten aus der Altlastensanierung ist als letzte Stufe h\u00e4ufig ein Aktivkohlefilter notwendig. Durch die Beladung der Aktivkohle mit Schadstoffen entsteht jedoch ein Sekund\u00e4rproblem, da die beladene Aktivkohle entweder deponiert oder thermisch regeneriert werden muss. Durch eine optimale Ausnutzung der Beladungskapazit\u00e4t der Aktivkohle kann die Umweltbelastung durch die Entsorgung der beladenen Aktivkohle reduziert und die Betriebskosten k\u00f6nnen gesenkt werden. Zielsetzung des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Betriebs- und Regelstrategie zur optimierten Ausnutzung der Beladungskapazit\u00e4t von Aktivkohlefiltern bei der Reinigung von Eluaten aus der Altlastensanierung.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie f\u00fcr die Entwicklung einer Betriebs- und Regelstrategie erforderlichen Versuche sollen mit Sickerw\u00e4ssern und anderen Eluaten aus der Altlastensanierung in einer Versuchsanlage im Laborma\u00dfstab durchgef\u00fchrt werden. Die geplanten Arbeitsschritte gliedern sich in drei Projektabschnitte:
\n1.\tProjektabschnitt: Untersuchung der Einfl\u00fcsse der tempor\u00e4ren Au\u00dferbetriebnahme von Filterkolonnen, der gezielten R\u00fccksp\u00fclung des Filters, der Str\u00f6mungsumkehr und der tempor\u00e4ren Umw\u00e4lzung des Aktivkohlebetts auf die optimale Ausnutzung der Beladungskapazit\u00e4t der Aktivkohle.
\n2.\tProjektabschnitt: Entwicklung einer Regelstrategie mit Str\u00f6mungsumkehr, gezieltem R\u00fccksp\u00fclen, tempor\u00e4rer Umw\u00e4lzung und zeitweiliger Au\u00dferbetriebnahme von Adsorberkolonnen zum optimalen Einsatz von Aktivkohlefiltern bei der Reinigung von Eluaten aus der Altlastensanierung.
\n3.\tProjektabschnitt: Entwicklung eines computergest\u00fctzten Auslegungsverfahrens f\u00fcr Aktivkohlefilter auf der Basis von Laborversuchen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Als Verschaltungsstrategien wurden neben der konventionellen Reihenschaltung einer Adsorberkolonne, die Reihenschaltung mit umgekehrter Durchstr\u00f6mungsrichtung sowie die Parallelschaltung zweier Adsorber untersucht. Es zeigte sich, dass allein die Betriebsweise Reihenschaltung mit Str\u00f6mungsumkehr eine Verbesserung der Adsorbenskapazit\u00e4t bzw. der Standzeit des Adsorbers gegen\u00fcber der konventionellen Reihenschaltung erbringt. Die Standzeit bei konventioneller Reihenschaltung betr\u00e4gt bis zum Erreichen des Ablaufgrenzwertes ca. 670 Stunden. Bei der Betriebsweise Reihenschaltung mit Str\u00f6mungsumkehr verl\u00e4ngerte sich die Standzeit des Adsorbers um mehr als 60 Stunden, was einer Standzeitverl\u00e4ngerung von ca. 9 % entspricht. Die M\u00f6glichkeit einer Str\u00f6mungsumkehr muss allerdings mit wesentlich h\u00f6heren Investitionskosten durch den h\u00f6heren technischen Aufwand bezahlt werden. Durch Parallelschalten von Adsorbern unterschiedlicher Beladungszust\u00e4nde kommt es zu einer h\u00f6heren Zulaufkonzentration des nachfolgenden Adsorbers, was eine Standzeitverk\u00fcrzung dieses Adsorbers bedeutet. Die Betriebsweise Parallelschalten von Adsorbern hat somit keine Standzeitverl\u00e4ngerung sondern eine Standzeitverk\u00fcrzung der Adsorber zur Folge.
\nEs konnte gezeigt werden, dass f\u00fcr die maximale Ausnutzung der Beladungskapazit\u00e4t die Filtergeschwindigkeit so gew\u00e4hlt werden muss, dass die Korndiffusion gleich der Filmdiffusion ist. Bei 15\u00b0C wurde f\u00fcr die Filtergeschwindigkeit ein optimaler Bereich bei 1 – 2 m\/h ermittelt. Die in der Literatur angegebenen Filtergeschwindigkeiten von 5 – 15 m\/h sind somit f\u00fcr Adsorptionsprozesse mit Deponiesickerwasser als zu hoch einzustufen.
\nLaborversuche ergaben, dass durch eine Unterbrechung des Adsorptionsprozesses bzw. durch eine tempor\u00e4re Au\u00dferbetriebnahme des Adsorbers oder des Adsorptivs zwar eine verbesserte Adsorptionsrate erzielt werden konnte, die jedoch bereits 3,5 Betriebsstunden nach Wiederaufnahme des Adsorptionsprozesses nicht mehr feststellbar war. Diese kurzen Zeitr\u00e4ume lassen keinen wirtschaftlichen Einsatz dieser Methode zu.
\nUm genauere Aussagen \u00fcber die erzielbare Standzeitverl\u00e4ngerung von Aktivkohleadsorbern aufgrund von R\u00fccksp\u00fclungen treffen zu k\u00f6nnen, wurden Untersuchungen an Aktivkohleadsorbern an zwei bestehenden Deponiesickerwasserbehandlungsanlagen durchgef\u00fchrt. Die Ergebnisse der R\u00fccksp\u00fclversuche zeigen, dass durch R\u00fccksp\u00fclungen keine positive Wirkung auf die Adsorptionskapazit\u00e4t und damit auf die Standzeit von Aktivkohleadsorbern erzielt werden kann. Es konnte jedoch festgestellt werden, dass durch die Verwirbelung der im Adsorber befindlichen Aktivkohle die Gefahr besteht, dass der gleichm\u00e4\u00dfige Anstieg der Durchbruchskurve im Ablauf eines Adsorbers gest\u00f6rt wird. Hierdurch wird eine sichere Einhaltung der Ablaufgrenzwerte erschwert. Die Durchf\u00fchrung von R\u00fccksp\u00fclungen mit dem Ziel einer Standzeitverl\u00e4ngerung von Aktivkohleadsorbern kann daher nicht empfohlen werden.
\nIm Rahmen des Forschungsprojektes ist es gelungen praxisorientierte Berechnungs- und Auslegungsmethoden zu erarbeiten, mit deren Hilfe eine Vorausbestimmung der Durchbruchskurve eines Adsorbers bzw. die optimale Auslegung einer Adsorberkolonne bei dynamischen Betriebsbedingungen m\u00f6glich wird. F\u00fcr diese neu entwickelten Berechnungs- und Auslegungsmethoden sind mehrere Parameter zur Beschreibung des Adsorbens, des Adsorptionsgleichgewichts und der Adsorptionskinetik erforderlich. Ein Schwerpunkt lag hierbei in der Auswahl von Methoden zur Bestimmung dieser Parameter. Einige Me\u00dfmethoden wurden neu entwickelt oder so modifiziert, dass eine einfachere Parameterbestimmung m\u00f6glich wird.
\nDurchgef\u00fchrte Laborversuche belegen, dass die neu entwickelten Berechnungsmethoden in Kombination mit den ausgew\u00e4hlten bzw. modifizierten Parameterbestimmungsverfahren eine sehr genaue Vorausberechnung der Durchbruchskurve bei dynamischen Betriebsbedingungen erm\u00f6glichen. Die Untersuchungen an gro\u00dftechnischen Adsorbern zeigen eine etwas gr\u00f6\u00dfere Abweichung zwischen den gemessenen und den berechneten Durchbruchskurven als bei den Laborversuchen. Dies ist vermutlich auf eine \u00c4nde-rung der qualitativen Sickerwasserzusammensetzung w\u00e4hrend der Adsorberbetriebszeit zur\u00fcckzuf\u00fchren. Die durchgef\u00fchrte \u00dcberpr\u00fcfung der Auslegung einer Adsorberkolonne und der Vergleich mit gemessenen Konzentrationen einer realen Kolonne ergibt, dass mit dem neu entwickelten Auslegungsverfahren eine Adsorberkolonne mit geringem Aufwand geplant und \u00fcberpr\u00fcft werden kann.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Detter, A: Ein Beitrag zur Berechnung und Auslegung von Festbettadsorbern am Beispiel der Deponiesickerwasserbehandlung. Dissertation Universit\u00e4t Stuttgart (1997)<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Beladungskapazit\u00e4t von Aktivkohle kann am vollst\u00e4ndigsten bei Filtergeschwindigkeiten von 1 bis 2 m\/h ausgesch\u00f6pft werden. Die neu entwickelten Berechnungs- und Auslegungsmethoden sind sehr gut geeignet, eine Adsorberkolonne optimal auszulegen und die Durchbruchskurve eines Adsorbers unter dynamischen Betriebsbedingungen zu berechnen, um damit eine wirtschaftliche Anwendung des Kornkohle-Adsorptionsverfahrens f\u00fcr die Deponiesickerwasserreinigung zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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