Projekt 21114/02

SOWARLA: Solare Wasserreinigungsanlage (2. Phase)

Projektträger

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.Institut für Technische ThermodynamikSolarforschung
Linder Höhe
51147 Köln
Telefon: 02203/601-2940

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Abwasser, das aufgrund spezieller Kontaminationen biologisch nicht geklärt werden kann, bedarf häufig einer chemisch-physikalischen Vorbehandlung. Die hierbei angewendeten Verfahren können erhebliche Mengen an Energie und Chemikalien erfordern und technisch relativ aufwändig sein. Eine solar betriebene photokatalytische Reinigung würde eine Ressourcen schonende Vorbehandlung ermöglichen.
Um dies zu erreichen, soll eine praxistaugliche Solartechnik am Beispiel einer Abwasserbehandlungsaufgabe des DLR entwickelt werden. Das DLR unterhält am Standort Lampoldshausen Teststände für Raumfahrtantriebe. Die im Betrieb anfallenden Abwässer enthalten u. a. Hydrazinderivate und Cyanide. Vor der Einleitung des Wassers in den natürlichen Kreislauf werden die Schadstoffe bisher mit einem photolytischen Verfahren entfernt. Hierzu werden leistungsstarke UV-Vis-Lichtquellen in Kombination mit Oxidationsmitteln eingesetzt.
Im 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 zweite Phase.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Zuge der zweiten Projektphase soll ein prototypisches Solarreaktormodul optimiert und für den Aufbau einer Pilotanlage eingesetzt werden. Die Pilotanlage soll mit Realabwasser betrieben werden, um einen Scale-Up auf Basis möglichst relevanter Daten durchführen zu können.
Hierzu werden Reaktorkomponenten wie Dichtungen und Strömungsverteiler/-sammler im Detail verbessert und mittels Prototypentests bewertet. Die periphere Fluidik für eine Pilotanlage wird entwickelt inklusive einer Katalysatorabtrennung. Abbauversuche mit Realabwasser sollen zur Bewertung und zur Gewinnung von Daten zur Skalierung einer Demonstrationsanlage durchgeführt werden. Ggf. wird das Wasser mit relevanten Kontaminationen dotiert, um in der realen Matrix relevante Konzentrationen zu untersuchen.


Ergebnisse und Diskussion

Es wurden Reaktordichtungen entwickelt, die hinreichende Flexibilität beim Aufbau einer Anlage gestatten und die zugleich ausreichend druckfest, beständig und voraussichtlich auch kostengünstig herstellbar sind.
Strömungsverteiler und -sammler wurden auf Basis empirischer Formeln konstruiert und an einem Prototypenteststand bewertet. Eine optimierte Version wurde aus der Bewertung und der Strömungssimulation mittels COMSOL Multiphysics abgeleitet, konstruiert und in einer Pilotanlage erfolgreich betrieben.
Erste Konzepte für Strömungsverteiler/-sammler wurden konstruiert, getestet und die Daten anhand empirischer Berechnungsansätze nachvollzogen.
Eine Pilotanlage zur Behandlung von ca. 1000 Liter Chargen wurde als Dachinstallation aufgebaut und mit dotiertem Realabwasser erfolgreich getestet.
Eine Behandlungsanlage zur solaren Behandlung von typischerweise jährlich ca. 5.000m³ Abwasser wurde ausgelegt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Unter https://www.sowarla.de wurde eine Projekthomepage eingerichtet.
Aufgrund der bisher kurzen Projektlaufzeit wurden erste Ergebnisse bisher nur in einem Poster anlässlich des Kölner Sonnenkolloquiums präsentiert:
H. Bigus, V. Dietrich, D. Graf, Ch. Jung, T. Olbrich, L. de Oliveira, R. Olwig, J.-P. Säck, Ch. Sattler, Solare Wasserbehandlung mittels SOWARLA-Technik.10. Kölner Sonnenkolloquium, Köln, 21.06.2007
Darüber hinaus erschienen kurze Pressemitteilungen. Die Prototypanlage wurde zudem anlässlich des Tages der Luft- und Raumfahrt der Öffentlichkeit im Betrieb demonstriert.
Das Projekt wurde mit dem Energy Globe Award 2008 als nationaler Sieger für Deutschland ausgezeichnet.


Fazit

In dem zweiten Teilprojekt ‚SOWARLA 2 wurde Prototypen eines Rohrreceiver-Reaktor optimiert für den Einsatz in dem größeren Maßstab einer Pilotanlage.
Die technische Tauglichkeit der Komponenten wurde verifiziert, die Pilotanlage zur Behandlung von dotiertem Wasser eingesetzt. Die Abbauleistungen bestätigen die wirtschaftliche Anwendbarkeit des Verfahrens. Die Einsetzbarkeit des Verfahrens wurde bspw. für die Grundwassersanierung getestet.

Übersicht

Fördersumme

119.931,00 €

Förderzeitraum

01.03.2007 - 31.05.2008

Internet

www.dlr.de/et

Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik