Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Abwasser, das aufgrund spezieller Kontaminationen biologisch nicht gekl\u00e4rt werden kann, bedarf h\u00e4ufig einer chemisch-physikalischen Vorbehandlung. Die hierbei angewendeten Verfahren k\u00f6nnen erhebliche Mengen an Energie und Chemikalien erfordern und technisch relativ aufw\u00e4ndig sein. Eine solar betriebene photokatalytische Reinigung w\u00fcrde eine Ressourcen schonende Vorbehandlung erm\u00f6glichen.
\nUm dies zu erreichen, soll eine praxistaugliche Solartechnik am Beispiel einer Abwasserbehandlungsaufgabe des DLR entwickelt werden. Das DLR unterh\u00e4lt am Standort Lampoldshausen Testst\u00e4nde f\u00fcr Raumfahrtantriebe. Die im Betrieb anfallenden Abw\u00e4sser enthalten u. a. Hydrazinderivate und Cyanide. Vor der Einleitung des Wassers in den nat\u00fcrlichen Kreislauf werden die Schadstoffe bisher mit einem photolytischen Verfahren entfernt. Hierzu werden leistungsstarke UV-Vis-Lichtquellen in Kombination mit Oxidationsmitteln eingesetzt.
\nIm Zuge von drei Projektphasen soll die photolytische Behandlung durch das solare photokatalytische Verfahren ersetzt werden, um elektrische Energie und Chemikalien weitgehend einzusparen. Das hier dargestellte Projekt umfasst die erste Phase.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Zuge der ersten Projektphase soll ein Solarreaktor in Form eines leicht installierbaren Moduls f\u00fcr die photochemische Wasserbehandlung entwickelt werden. Hierzu werden Reaktorkonzepte zun\u00e4chst im Laborma\u00dfstab entwickelt und mittels photochemischer Reaktionen unter Einsatz k\u00fcnstlicher Lichtquellen bewertet. Danach soll die Konstruktion von Prototypen und anhand des photokatalytischen Abbaus von Cyanid mittels Sonnenlicht die Bewertung erfolgen.
\nM\u00f6gliche Einfl\u00fcsse auf die Katalysatoraktivit\u00e4t durch im Wasser enthaltene Salze wurden in Laborversu-chen ermittelt und das Abbauverhalten von Cyanid, Hydrazin und Nitrit untersucht.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Zun\u00e4chst wurden Reaktormodule in Laborreaktorgr\u00f6\u00dfe gebaut und mittels chemischer Aktinometrie sowie einer photochemischen Modellreaktion (Entf\u00e4rbung von Methylenblau mittels Titandioxid-Photokatalyse in Gegenwart von Sauerstoff) unter Einsatz k\u00fcnstlicher Lichtquellen (UV-A-B-Strahler) be-wertet.
\nErste Konzepte f\u00fcr Str\u00f6mungsverteiler\/-sammler wurden konstruiert, getestet und die Daten anhand em-pirischer Berechnungsans\u00e4tze nachvollzogen.
\nEine erste Photokatalysatorbeschichtung wurde im Laborma\u00dfstab erprobt und den Tests mit Katalysatorsuspensionen gegen\u00fcbergestellt.
\nDie Abbaubarkeit von Cyanid zu Cyanat, von Nitrit zu Nitrat und von Hydrazinderivaten bis unter die jeweiligen Ausleitegrenzwerte wurde nachgewiesen und die Machbarkeit in Gegenwart von Anionen wie Chlorid, Sulfat und Nitrat best\u00e4tigt. Zus\u00e4tzlich wurden relevante Brauchwasserproben beschafft und do-tiert, auch mit diesen Proben wurde die erfolgreiche Eliminierbarkeit mittels Titandioxidphotokatalyse best\u00e4tigt.
\nEin Modulkonzept wurde entwickelt ebenso wie Verteiler\/Sammler und eine Aufst\u00e4nderung. Eine mobile Anlagensteuerung und Pumpstation f\u00fcr Kollektortests wurde konstruiert.
\nVerschiedene Prototypen wurden erstellt und mittels solarer photokatalytischer Oxidation von Cyanidl\u00f6sungen vergleichend zur bereits verf\u00fcgbaren CPC-Solarreaktortechnik getestet.
\nEs wurde festgestellt, dass die neuen SOWARLA-Reaktorkonzepte ohne Spiegel mindestens so effizient das Sonnenlicht ausnutzen wie die CPC-Technik. Da die Spiegel einen wesentlichen Kostenfaktor darstellen, wird die SOWARLA-Technik im Vergleich preisg\u00fcnstiger und voraussichtlich auch besonders wartungsfreundlich sein.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Unter https:\/\/www.sowarla.de wurde eine Projekthomepage eingerichtet.
\nVortr\u00e4ge und Poster wurden bei verschiedenen Anl\u00e4ssen pr\u00e4sentiert:
\n–\tSOWARLA – Solar Water Treatment for DLR Lampoldshausen, European Space-Technology-Transfer-Forum, Br\u00fcssel, 26.-27.04.2005
\n–\tH. Bigus, V. Dietrich, D. Graf, Ch. Jung, T. Olbrich, L. Oliveira, J. S\u00e4ck, Ch. Sattler, SOWARLA – Solare Wasserreinigungsanlage f\u00fcr das DLR-Zentrum Lampoldshausen, 9. K\u00f6lner Sonnenkolloquium, K\u00f6ln, 19.10.2006
\n–\tSolare Wasserreinigung, 5. Bonner Wissenschaftsnacht – Wasserfest, Bonn, 7. Juli 2006
\n–\tH. Bigus, V. Dietrich, D. Graf, Ch. Jung, T. Olbrich, L. de Oliveira, R. Olwig, J.-P. S\u00e4ck, Ch. Sattler, Solare Wasserbehandlung mittels SOWARLA-Technik.10. K\u00f6lner Sonnenkolloquium, K\u00f6ln, 21.06.2007<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
In dem ersten Teilprojekt \u0082SOWARLA 1 wurden Prototypen f\u00fcr einen solaren Kapillarreceiver-Reaktor und einen Rohrreceiver-Reaktor erstellt.
\nDie technische Machbarkeit wurde f\u00fcr beide Konzepte demonstriert. F\u00fcr den neuen Rohrreceiver-Reaktor ohne Spiegel wurden bei der Anwendung auf die Halbleiterphotokatalyse mit Titandioxid vergleichbar gute oder auch bessere Abbauleistungen erzielt als mit der bereits verf\u00fcgbaren solaren Rohre-aktortechnik mit CPC-Spiegeln.
\nDie prinzipiell breite Anwendbarkeit der Halbleiterphotokatalyse zur Eliminierung oxidierbarer Stoffe ist bekannt und auf die geringe Selektivit\u00e4t und das gro\u00dfe Oxidationspotenzial zur\u00fcckzuf\u00fchren.
\nDie Elimination von Cyanid, Nitrit und Hydrazinderivaten bis unter die einzuhaltenden Ausleitegrenzwerte wurde in Gegenwart der wichtigsten Nebenbestandteile sowie in dotierten Brauchwasserproben nachge-wiesen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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