TU Berlin

UmweltverfahrenstechnikProTUTec Projekt

Ein rotes Dreieck, darunter drei orangen senkrechten Balken als Symbol für Fakultät 3. Das Symbol befindet sich innerhalb  des kreisförmigen Schriftzuges: Prozesswissenschaften.

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ProTUTec Projekt "Verfahren und Vorrichtung zum Ozoneintrag in Flüssigkeiten"

 
- Finanzierung: TU-interne Forschungsförderung zur Erhöhung der  Verwertungsaussichten einer Erfindung (ProTUTec)
- Laufzeit: Jan 2015 - Aug 2015
- Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Sven-Uwe Geißen
- Bearbeitung: Dipl.-Ing. Marina Sabelfeld
- Kooperation: Laakirchen Papier AG, Xylem Water Solutions Herford GmbH

Hintergrund:

Steigende Anforderungen an die Qualität von behandelten kommunalen und industriellen Abwässern sowie das Bestreben zur Schließung der Wasserkreisläufe in der Produktion erhöhen die Nachfrage nach Behandlungsmethoden für biologisch inerte organische Abwasserinhaltsstoffe. Der Einsatz von Ozon hat sich dafür als eine zuverlässige Technologie bewährt, allerdings weisen die Ozonierungsverfahren nach dem Stand der Technik hohe Betriebskosten auf. Durch den Einsatz von Membrankontaktoren als Ozonungsreaktoren könnten die Ozoneintragskosten reduziert werden. Außerdem bietet deren Einsatz den Vorteil des blasenfreien Betriebs bei einer konstanten und hohen Phasengrenzfläche und ermöglicht die Wiederverwendbarkeit von Sauerstoff aus dem Abgas der Ozonierungsstufe. Membrankontaktoren sind vor allem in der Lebensmittelindustrie, Halbleitertechnik und Prozessgasaufbereitung bekannt, allerdings ist ein Einsatz im Bereich der Trink-, Prozess- und Abwasserozonierung aufgrund deren Bau- und Betriebsweise nicht ohne weiteres möglich.

Zielsetzung:

Am Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik der TU Berlin wurde ein Membrankontaktor-Moduldesign entwickelt, welches speziell für die Anwendung im Bereich organisch und feststoffbelasteter Wässer mit für die Praxis relevanten hohen Volumendurchsätzen angepasst ist. Im Rahmen des geförderten Forschungsvorhabens soll ein Prototyp des Moduls erstmals konstruiert und belastbare Ergebnisse aus dem Betrieb des Moduls, u.a. auch mit realem Abwasser, produziert werden, um vorläufige Kostenschätzungen für das Verfahren abzugeben und die Anwendbarkeit zu demonstrieren. Damit wird das grundsätzliche Ziel verfolgt, die Verwertbarkeit der Erfindung zu erhöhen.

Vorgehensweise:

Im ersten Schritt soll das neuartige Membrankontaktormodul und eine automatisierte Pilotanlage zur Durchführung der Ozonierungsuntersuchungen am Modul gefertigt werden. Das Modul wird auf das hydrodynamische Verhalten, Stabilität des Ozonungsbetriebs bei Beaufschlagung mit realer Wassermatrix sowie Leistungsfähigkeit im Vergleich zu den dem Stand der Technik entsprechenden Gas-Flüssig-Kontaktapparaten untersucht. Als Beispielabwasser wurde biologisch vorgereinigtes Abwasser der Papierindustrie ausgewählt. Die Pilotuntersuchungen im Parallelbetrieb zu einer konventionellen Ozonungsstufe finden in Österreich bei Papierfabrik Laakirchen statt. Zunächst wird der Betrieb durch Variation der Betriebsparameter Gasdruck, Gas-/Wasser-Verhältnis, Wassergeschwindigkeit hinsichtlich der möglichst vollständigen Ozonübertragung aus der Gas- in die Wasserphase, der Ozondosis und des spezifischen Ozonverbrauches optimiert. Im nachfolgenden Langzeitversuch parallel zur existierenden Ozonungsanlage werden Ergebnisse für einen Verfahrensvergleich generiert und die Langzeitstabilität des Ozonungsbetriebs verifiziert.  Ein weiterer Untersuchungsaspekt ist die Zusammensetzung des Abgases aus dem Membrankontaktor nach dem Ozonierungsprozess, welche der Einschätzung vom Wiederverwendungspotential des im Offgas enthaltenen Sauerstoffs dient.

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