Systemtechnik Wasser und Abwasser

Gruppe

© Fraunhofer IKTS
Pellet-Reaktor zur anaeroben Behandlung industrieller Prozesswässer und anschließender Wertstoffrückgewinnung (MAP-Fällung).
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Pilotanlage zur Kombination von Photokatalyse und funktionalisierten keramischen Membranen zur Entfernung von Mikroschadstoffen aus pharmazeutischen und chemischen Prozesswässern.

In der Arbeitsgruppe entwickeln, erproben und optimieren wir neuartige Verfahren, integrierte Reaktorsysteme sowie Komponenten für die Behandlung von Abwasser, insbesondere für industrielle Prozesswässer. Unser Fokus liegt auf der Entwicklung innovativer Hybridverfahren, wobei wir Technologien auf Basis funktionalisierter Membranen und elektrochemischer sowie photokatalytischer Oxidationsverfahren anwendungsspezifisch mit konventionellen Verfahren (z. B. aerobe oder anaerobe Behandlung) kombinieren. In der Praxis ist oftmals eine Kopplung von neu entwickelten Technologien erforderlich, um eine zugeschnittene, technisch und wirtschaftlich tragfähige Lösung für spezifische Aufgaben der Prozesswasser- bzw. Abwasseraufbereitung für Industriekunden oder für Anwendungen im kommunalen Umfeld zu finden. Mit gezielten Verfahrenskombinationen können selbst schwer zu behandelnde Inhaltsstoffe in zentralen und dezentralen Anlagen systematisch abgebaut werden.

Infolge der zunehmenden Ressourcenverknappung bearbeiten wir verstärkt Fragestellungen zur effizienten, wirtschaftlichen Rückgewinnung von speziellen Wasserinhaltsstoffen und Ressourcen (z. B. Nährstoffrecycling, Batterierecycling). Darüber hinaus forschen wir auch an Lösungen zur Entfernung von persistenten Mikroschadstoffen, wie Pharmaka- und Chemikalienrückstände, die in geringsten Konzentrationen (µg bis ng pro Liter) vorliegen, sich aber in aquatischen Kreisläufen anreichern und diese damit schädigen. Mit unserem Prozess-Know-how und unseren Kompetenzen in der Material- und Komponentenentwicklung konnten wir bereits vielversprechende Verbundprojekte erfolgreich bearbeiten.

 

Leistungsangebot
 

Beratung und Prozessentwicklung zur Lösung ihrer Herausforderungen im Bereich Wasseraufbereitung

  • Situations-, System- und Bedarfsanalyse, messtechnisch gestützt durch Labor- und Spezialanalytik
  • Konzeptentwicklung für Systemlösungen zur bedarfsgerechten und wirtschaftlichen Behandlung von Abwässern und Prozesswässern, deren Kreislaufführung und/oder Wertstoffrückgewinnung
  • Labortechnische Untersuchungen und Versuchsreihen im geeigneten Maßstab (vom »Proof of Principle« bis in den Pilotmaßstab)
  • Erstellung von Verfahrensketten unter Nutzung konventioneller Wasseraufbereitungsverfahren sowie neuartiger Technologien
  • Machbarkeitsstudien zur Integration von Technologien in bereits bestehende Prozessketten
  • Auslegung von Trennprozessen von der Feststoffabtrennung bis zur Elimination von Mikroschadstoffen
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Bewertung von Mischprozessen mittels Prozesstomographie zur Effizienzsteigerung von Biogasreaktoren und Kläranlagen.
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Ermittlung von Blasengrößenverteilungen in Blasensäulenreaktoren zur Optimierung von chemischen oder biologischen Reaktionsabläufen.

Einen weiteren Schwerpunkt der Arbeitsgruppe bilden die Reaktoroptimierung und die Bewertung von Mischprozessen. Hierbei kombinieren wir Werkzeuge wie Prozesstomographie (ERT) und numerische Strömungssimulation mit Spezialmesstechnik zur Visualisierung und Quantifizierung sowie Analytik von hochkonzentrierten, nicht-newtonschen und opaken Mehrphasensystemen. Die Anwendung speziell entwickelter Kriterien zur Maßstabsübertragung ermöglichen praxisbezogene Lösungen für unterschiedliche Anlagengrößen. Die Erfassung granulometrischer und rheologischer Kenngrößen und die Zustandsbewertung bilden dabei die Grundlage für eine weitere Prozessoptimierung.

Insbesondere für Medien aus Biogasanlagen können wir so den Mischprozess experimentell bewerten und die Effizienz der Biogasreaktoren steigern. Auch Gas-Fluid-Reaktionen in Blasensäulenreaktoren lassen sich mittels Prozesstomographie umfangreich analysieren. Die Bewertung hydrodynamischer Prozesse und des Stofftransportes ermöglichen eine verfahrenstechnische und energetische Optimierung. Ausgehend von der Gasblasenverteilung im Reaktor konnten wie beispielsweise gezielt chemische Reaktionsabläufe beeinflussen. Für unsere Entwicklungsabrieten wurden wir 2008 mit dem Sächsischen Umweltpreis sowie 2012 und 2016 mit dem Innovationspreis der Deutschen Landwirtschaft ausgezeichnet.

 

Leistungsangebot
 

  • Verfahrenstechnische und energetische Bewertung von Mischprozessen im Technikums- und Pilotmaßstab
  • Optimierung industrie- bzw. praxisrelevanter Mehrphasenströmungen in verschiedensten verfahrenstechnischen Apparaten
  • Maßstabsübertragung entsprechend großtechnischer Prozessparameter
  • Vergleich und Entwicklung unterschiedlicher Reaktor- und Mischsysteme
  • Ermittlung von Blasengrößenverteilungen und Blasenaufstiegsgeschwindigkeiten in Blasensäulenreaktoren
  • Untersuchung von Strömungszuständen
  • Ermittlung von Stoffübergangskoeffizienten und spezifischen Austauschflächen
  • Charakterisierung hochkonzentrierter fasriger Medien

Forschung aktuell

Nährstoffrecycling durch Extraktion mit keramischen Membrankontaktoren

Forschung aktuell

Charakterisierung der Gasverteilung im Blasensäulenreaktor

Forschung aktuell

Testfeld zur Entwicklung industrieller Wasseraufbereitungsverfahren

Forschung aktuell

Multifunktionsprüfstand zur Charakterisierung keramischer Komponenten zur Wasseraufbereitung

Forschung aktuell

Hochaktive nanostrukturierte TiO2-Filtrationsmembranen zur Wasserdesinfektion und Elimination von Spurenstoffen

Thema

Prozesstomographie

Projekt

Öffentlich geförderte Projekte