Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Abwasserreinigung hat einen Stand erreicht, der sicherstellt, dass Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor weitgehend aus den Abw\u00e4ssern entfernt werden. Neue Messtechniken offenbarten in den letzten Jahren eine andere problematische Stoffgruppe, die Mikroschadstoffe\/Spurenstoffe. Es gebietet das Vorsorgeprinzip, den Eintrag dieser Substanzen in die Umwelt, in Nahrungsketten und den Wasserkreislauf m\u00f6glichst zu unterbinden. Vor diesem Hintergrund besch\u00e4ftigte sich das Projekt mit der Entwicklung einer integrativen Verfahrenskombination aus Aktivkohleadsorption und Membranfiltration (MF\/UF) in einem Bauteil. Die Neuentwicklung sollte realisiert werden, indem die eine adsorptiv wirksame Filtrationsschicht direkt in\/auf einem keramischen Tr\u00e4ger aufgebracht wurde. Die in dem Filterbauteil integrierte Aktivkohle sollte m\u00f6glichst in-situ regenerierbar sein, das Gesamtsystem dazu einen gleichbleibend ho-hen Permeatfluss gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZum einen sollte m\u00f6glichst viel Kohlenstoff in die Membran eingebaut werden, um hohe Adsorptionskapazit\u00e4ten zu erreichen, zum anderen durfte dadurch die Flussleitung der Membranen nicht \u00fcber ein bestimmtes Ma\u00df abgesenkt werden. Der Kohlenstoff wurde einer Nachbehandlung unterzogen, um m\u00f6glichst hohe Adsorptionskapazit\u00e4ten f\u00fcr die abzutrennenden Schadstoffe zu erreichen. Die Arbeiten glie-derten sich in insgesamt sieben Arbeitspakete:
\n1.\tProzesstechnische Berechnungen f\u00fcr Prozessdesign, Kalkulationen zum Reaktordesign,
\n2.\tVertiefende theoretische Analyse, (Beschichtungsf\u00e4higkeit, Kosten, Standfestigkeit), Vorauswahl Material, Design, Wahl der Technologie f\u00fcr die Herstellung,
\n3.\tEntwicklung von Verfahren zur Aufbringung der Aktivkohleschichten auf MF\/UF-Membranen,
\n4.\tHerstellung mehrerer Prototypen, Erprobung im Laborma\u00dfstab,
\n5.\tKonzeption, Bau, Inbetriebnahme und Test des Versuchsreaktors\/Versuchsstandes im Laborma\u00df-stab
\n6.\tSystematische Untersuchungen mit Teststand\/Analysen und Membranprototypen,
\n7.\tAuswertung, Schlussfolgerungen full-scale-design, Machbarkeit und Kosten.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es wurden im Rahmen der Projektlaufzeit rund 200 Membranadsorber synthetisiert, eine komplette Versuchsanlage aufgebaut, erprobt und betrieben sowie einige methodische Untersuchungen durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
Hinsichtlich der im Kern angestrebten technischen Entwicklung von regenerierbaren, adsorptiven keramischen MF\/UF-Membranen zur effektiven Entfernung von Mikroschadstoffen und \u00e4hnlichen Chemikalien aus belasteten Abw\u00e4ssern dezentraler Anlagen (Anorganischer Membranadsorber) ist das Projekt insofern als sehr positiv zu bewerten, als dass die im Vorfeld definierten Leistungsparameter des zu entwickelnden Membranadsorbers deutlich \u00fcbertroffen wurden:<\/p>\n
?\tFl\u00e4chenbezogen wurden bis zu 73,7 g Kohlenstoff pro m\u00b2 Membranfl\u00e4che abgeschieden, dieses ent-spricht nahezu dem 10-fachen des zur Projektbeantragung gesetzten Zielwertes.
\n?\tEs wurden spezifische Wasserfl\u00fcsse von bis zu etwa 990 l\/(m\u00b2*hbar) (bei der Membran mit der h\u00f6chsten infiltrierten Kohlenstoffmasse) erreicht, das entspricht in etwa dem 2,5-fachen des zur Antragstellung formulierten Zielwertes.
\n?\tF\u00fcr Carbamazepin wurden mit den besten Membranadsorbersystemen R\u00fcckhaltewerte im einstelligen mg\/l-Bereich ohne messbaren Durchbruch gezeigt. F\u00fcr die in der Praxis auftretenden Konzentrationen im ng\/l-Bereich bleibt vor diesem Hintergrund eine lange Standzeit des Membranadsorbers zu erwarten.
\n?\tDie Desinfektionsleistung der Adsorbermembran konnte durch Reduktion der koloniebildenden Einheiten an coliformen Bakterien von 3.100 auf 0 KBE\/100 ml best\u00e4tigt werden.<\/p>\n
Weiterer Entwicklung bedarf das verfahrenstechnische Systemkonzept der vorgeschalteten Behandlungsstufen:
\nzwar k\u00f6nnen mittels der Flotation bereits gute Abscheideraten f\u00fcr partikul\u00e4re Stoffe erreicht werden, jedoch bleibt zu untersuchen, ob weitere Reinigungsstufen z. B. f\u00fcr die Reduktion des gel\u00f6sten CSB erforderlich sind, um die Adsorberkapazit\u00e4t des Systems m\u00f6glichst lange aufrecht zu erhalten. Vor diesem Hintergrund stellt die aufgezeigte Wirtschaftlichkeitsrechnung eine N\u00e4herungsbetrachtung dar, die in Verbindung mit dem technologischen Zusatznutzen der Entwicklung gegen\u00fcber dem Stand der Technik in eine positive Richtung weist, jedoch im Rahmen weiterer Untersuchungen untersetzt werden muss. Ebenso sind die Aussagen zum Regenerationsverhalten des Membranadsorbersystems noch weiter zu erh\u00e4rten – im Projekt konnte gr\u00f6\u00dftenteils nur qualitativ die grunds\u00e4tzliche in-situ-Regenerierf\u00e4higkeit nachgewiesen werden – bzw. die Regenerierf\u00e4higkeit durch entsprechende Gestaltung des Membranaufbaus oder der peripheren Technologie weiter zu verbessern.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse des FuE-Vorhabens werden durch Presse, Fachartikel und Messen \u00f6ffentlich gemacht.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes wurde eine mit Aktivkohle beschichtete keramische Membran entwickelt, die die gew\u00fcnschten Zielparameter hinsichtlich des eingelagerten Kohlenstoffes und des Permeatflusses \u00fcbertrifft. Mit den entwickelten Membranadsorbersystemen steht nun eine unikale Technologieplattform zur Verf\u00fcgung, auf die weitere konkret-apparative verfahrenstechnische Entwicklungen auf dem Gebiet der Umweltschutztechnologien aufgesetzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Die Abwasserreinigung hat einen Stand erreicht, der sicherstellt, dass Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor weitgehend aus den Abw\u00e4ssern entfernt werden. Neue Messtechniken offenbarten in den letzten Jahren eine andere problematische Stoffgruppe, die Mikroschadstoffe\/Spurenstoffe. Es gebietet das Vorsorgeprinzip, den Eintrag dieser Substanzen in die Umwelt, in Nahrungsketten und den Wasserkreislauf m\u00f6glichst zu […]<\/p>\n","protected":false},"author":0,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[51,68,53],"class_list":["post-25540","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-ressourcenschonung","tag-sachsen","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"28695\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"A-28695.pdf","dbu_projektdatenbank_bsumme":"113.978,00","dbu_projektdatenbank_firma":"Fraunhofer Institut\nf\u00fcr Keramische Technologien und Systeme Dresden (IKTS)","dbu_projektdatenbank_strasse":"Winterbergstr. 28","dbu_projektdatenbank_plz_str":"01277","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Dresden","dbu_projektdatenbank_p_von":"2011-04-07 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2012-12-06 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"1 Jahr und 8 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"0351 2553-7793","dbu_projektdatenbank_inet":"www.ikts.fraunhofer.de","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Sachsen","dbu_projektdatenbank_foerderber":"114","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"DBU-Abschlussbericht-AZ-28695.pdf","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/25540","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/25540\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":38543,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/25540\/revisions\/38543"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=25540"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=25540"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=25540"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}