Projekt 21114/03

SOWARLA: Solare Wasserreinigungsanlage (3. Phase)

Projektträger

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR) Institut für Technische Thermodynamik Solarforschung
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 Abwasserbehandlungs-aufgabe des DLR entwickelt werden. Das DLR unterhält am Standort Lampoldshausen Teststände für Raumfahrtantriebe. Die im Betrieb anfallenden Abwässer enthalten u. a. Nitrit sowie Stickstoffhaltige organische und anorganische Schadstoffe (Hydrazinderivate und Cyanid). Vor der Einleitung des Wassers in den natürlichen Kreislauf werden die Schadstoffe bisher mit einer UV-Oxidation in Kombination mit einer chemischen Oxidation entfernt. 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 dritte Phase.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Zuge der dritten Projektphase wird eine Demonstrationsanlage zur solaren Wasseraufbereitung mittels Licht verstärkter Fenton-Reaktion auf Basis der neuen modularen Reaktortechnik aus den vorherigen Projektphasen errichtet. Hierzu werden Details der Receivertechnologie im Detail optimiert, um den Skalierungsschritt vollziehen zu können. Eine Anlagenperipherie inklusive Katalysatorkreislaufführung und SPS wird erstellt, um den kombinierten Betrieb mit einer bestehenden UV-Oxidationsanlage zu ermöglichen.


Ergebnisse und Diskussion

Der Receiver und seine Komponenten wurden nochmals optimiert. Dabei wurde die Modulgröße gesteigert und die Verbindungstechnik im Detail verbessert, um den Montageaufwand weiter zu verringern. Der Receiver der Demonstrationsanlage wurde nicht unterteilt, um den Platzbedarf der Anlage zu minimieren. Entsprechende Anpassungen der Aufständerung und der Verteiler-/Sammlergestaltung wurden umgesetzt. Die Anlagenperipherie wurde so ausgelegt, dass eine Automatisierung der Befüllung, Reinigung, Katalysatorabtrennung/-rückführung und Ausleitung ermöglicht wurde. Eine Verlinkung der Solaranlagen SPS und einer bestehenden UV-Oxidationsanlage wurde programmiert. Die Abbaubarkeit von aufdotierten und typisch belasteten Wässern wurde mittels Referenzanalysen bestätigt. Darüber hinaus wurden weitere Anwendungen wie der Abbau von Antibiotika und von Röntgenkontrastmitteln untersucht.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Projekthomepage (http://www.sowarla.de) wurde nach Ende der Laufzeit auf die Homepage der KACO new energy GmbH verlinkt (http://www.raywox.de). Vorträge und Poster wurden vielfach präsentiert:
- Ch. Jung, R. Olwig, Ch. Sattler, A. Frank, R. Huth, H.-J. Bigus, T. Olbrich, V. Dietrich, SOWARLA: Solare Wasserreinigung für das DLR Zentrum Lampoldshausen. In: Initiativen zum Umweltschutz, 73. Erich Schmidt Verlag GmbH & Co., Berlin. Seiten 197-200. ISBN 978 3 503 11637 9. ISSN 1438-5023.
- Ch. Jung, Solare Abwasseraufbereitung Lampoldshausen. Tag der Offenen Tür, 19.09.2009, Lampoldshausen (Deutschland).
- Ch. Jung, Das Projekt SOWARLA - Ziele, Umsetzung, Ergebnisse. Einweihung der Demonstrationsanlage SOWARLA zur solaren Wasseraufbereitung, 05.11.2009, Lampoldshausen (Deutschland).
- A. Sieck, Ch. Jung, R. Olwig, Mit der Kraft der Sonne - Solare photokatalytische Reinigung. WWT - Wasserwirtschaft Wassertechnik (03/2010), Seiten 8-11. Huss-Medien GmbH. ISSN 1438-5716.
- H.-J. Bigus, V. Dietrich, R. Huth, Ch. Jung, T. Olbrich, R. Olwig, A. Sieck, Ch. Sattler, Demonstrationsanlage zur solaren Wasserreinigung, 13. Kölner Sonnenkolloquium, 29. Juni 2010.
- Ch. Jung, R. Olwig, Ch. Sattler, R. Huth, H.-J. Bigus, T. Olbrich, A. Sieck, V. Dietrich, THE NON-CONCENTRATING SOLAR PHOTOCATALYIC WATER TREATMENT PLANT IN LAMPOLDSHAUSEN, Proceedings of the 16th SolarPACES Conference, 21-24 September 2010, Perpignan, France.
- Ch. Jung, R. Olwig, Ch. Sattler, R. Huth, H.-J. Bigus, T. Olbrich, A. Sieck, V. Dietrich, Decontamination of Cooling Water from Space Propulsion Testing by Solar Light Enhanced Fenton Treatment. The 16th International Conference on Advanced Oxidation Technologies for Treatment of Water, Air and Soil (AOTs-16), 15.-18.11.2010, San Diego (USA).
Darüber hinaus erschienen zahlreiche Pressemitteilungen und Berichte in den Medien. Die Demonstrationsanlage wurde im Rahmen einer Einweihungsfeier und am Tag der Offenen Tür des DLR Zentrums Lampoldshausen der Öffentlichkeit in 2009 vorgestellt.
Am DLR Standort Köln wurden im Rahmen des Tages der Luft- und Raumfahrt die Prototypanlage und seitens KACO eine mobile Demonstrationseinheit einem breiten Publikum und Vertretern aus Politik und Wirtschaft in 2009 vorgestellt.


Fazit

In dem dritten Teilprojekt ‚SOWARLA 3 wurde die Receiver-Reaktortechnik für die photokatalytische Wasserreinigung optimiert für den Einsatz in einer Demonstrationsanlage. Der Anlagenaufbau konnte in kurzer Zeit von einschlägigen Fachunternehmen umgesetzt werden. Die Anwendbarkeit des Verfahrens wurde auch in dem vergrößerten Maßstab bestätigt. Die Einsetzbarkeit in weiteren Aufbereitungsfragestellungen wie die Grundwassersanierung, die Entsorgung von Prozesswässern und die Vorbehandlung für biologische Klärsysteme erscheint für Standorte im Mittelmeerraum oder andere entwickelte Regionen mit guter Einstrahlung besonders aussichtsreich.

Übersicht

Fördersumme

217.703,00 €

Förderzeitraum

10.07.2008 - 09.02.2010

Internet

www.dlr.de/et

Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik