Description: Das Projekt "Modelling reactive flows in urban water engineering" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Integrative Biologie durchgeführt. Die neuen Herausforderungen für künftige Ingenieure im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft liegen nicht mehr in der Planung und Realisierung von Anlagen 'auf der grünen Wiese', sondern vielmehr in der Weiterentwicklung und Optimierung der bestehenden Systeme. Diese Aufgabe ist ungleich anspruchvoller, da durch den Einbezug der bestehenden Anlage die Randbedingungen für eine Optimierung komplexer werden. Um den neuen Ansprüchen Rechnung zu tragen, werden bei der Optimierung von Reaktoren zur Wasseraufbereitung oder Abwasserreinigung häufig Simulationswerkzeuge eingesetzt. Dabei werden die Prozesse, die in solchen Reaktoren ablaufen charakterisiert und zusammen mit einem Modell für die Strömung mathematisch abgebildet. Insbesondere für die Abbildung der Strömung werden dabei sehr vereinfachte Modellvorstellungen verwendet und dies obwohl deren grosser Einfluss auf die Leistung des Reaktors bekannt ist. Dieser Einfluss wird sich in Zukunft eher noch verstärken: An die Systeme werden ständig neue Anforderungen gestellt, was diese an ihre Leistungsgrenzen stossen lässt, wo Effekte von suboptimalem Strömungsverhalten ein noch grösseres Gewicht erhalten. Dieser Umstand wurde bei experimentellen Untersuchungen von einem Belebungsbecken einer Abwasserreinigungsanlage und bei einem Reaktor zur Desinfektion von Trinkwasser ebenfalls festgestellt. Bei diesen Systemen führen komplexe Strömungsverhältnisse zu Einbussen in der Leistung des Reaktors oder zu energetisch ungünstigen Betriebszuständen. Herkömmliche Modelle sind dabei nicht mehr in der Lage, diese Komplexität abzubilden. Deshalb verlangt eine Weiterentwicklung dieser Reaktoren neue Modellierungsansätze gerade auf der Seite der Strömungsmodellierung. In diesem Zusammenhang schlagen wir die Verwendung von numerischer Strömungsmodellierung (CFD, Computational Fluid Dynamics) vor. Dieses Werkzeug erlaubt es, die Transportprozesse in solchen Reaktoren auf einer sehr viel detaillierteren Ebene abzubilden. CFD hat in anderen Anwendungsbereichen (z.B. Automobilindustrie) ein grosses Potenzial gezeigt und kann dank der immensen Entwicklung der Rechnerleistung mittlerweile auch auf die grossen, mehrphasigen und turbulenten Systeme der Siedlungswasserwirtschaft angewendet werden. Wir verwenden dieses Werkzeug um an ausgewählten aber typischen Systemen den Effekt von Strömungsphänomenen auf die Reaktorleistung aufzuzeigen. Die Überprüfung der Resultate erfolgt dabei mit Hilfe spezifischer Experimente und Messungen reaktiver Stoffe mittels neu entwickelter in-line Sensoren. Dabei werden Stoffe verwendet, die im System natürlicherweise vorkommen (Ammonium in der Abwasserreinigung) oder bewusst in der Prozessführung zugegeben werden (Ozon zu Desinfektionszwecken in der Trinkwasseraufbereitung), denn gerade bei Experimenten im Trinkwasserbereich will man eine Zugabe von fremden Substanzen vermeiden.
Types:
SupportProgram
Origin: /Bund/UBA/UFORDAT
Tags: Ammonium ? Ozon ? Schlammbelebungsanlage ? Zürich ? Abwasserreinigung ? Kläranlage ? Sensor ? Strömungstechnik ? Wiese ? Trinkwasserentkeimung ? Abwasserbehandlungsanlage ? Anlagenoptimierung ? Betriebsdaten ? Ozonung ? Trinkwasseraufbereitung ? Trinkwasseranalyse ? Verfahrensoptimierung ? Reinigungsleistung ? Siedlungswasserwirtschaft ? Simulationsmodell ? Messdaten ? Strömungsmechanik ? Strömungsmodell ? Desinfektion ? Kausalzusammenhang ? Reaktor ? Wasseraufbereitung ? Wasserbau ? Modellierung ? Automobilindustrie ? Turbulenz ? Anlagenbetrieb ? Transport [physikalisch] ? Optimieren der Fahrweise ? computational fluid dynamics ?
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Time ranges: 2006-11-01 - 2009-10-31
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