Das Projekt "Charakterisierung und Verminderung der Rest-CSB-Konzentration biologisch gereinigter Abwaesser alpapierverarbeitender Betriebe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papiertechnische Stiftung durchgeführt. Der grundlegende Parameter fuer die Erteilung der Abwassereinleitungsgenehmigung und die Berechnung der Abwasserabgabe ist der CSB. Die notwendige Reduzierung des Frischwassereinsatzes und die Kreislaufschliessung in den Papierfabriken Ostdeutschlands fuehrt zu einer Aufkonzentration aller Inhaltsstoffe im Produktionswasser und Abwasser. Dabei sind vor allen bei den altpapierverarbeitenden Betrieben die Belastungen der Abwaesser rohstoffbedingt vergleichsweise hoch. Diese Abwaesser muessen in biologischen Reinigungsanlagen den rechtlichen Anforderungen gemaess gereinigt werden. Der Wirkungsgrad dieser Anlagen erreicht fuer die biologisch abbaubaren Inhaltsstoffe des Abwassers gemessen als BSB5, Werte ueber 95 Prozent. Die durch den Summenparameter CSB ausgewiesenen organischen Abwasserinhaltsstoffe werden in diesen Anlagen jedoch nur mit einen Wirkungsgrad zwischen 60-90 Prozent eliminiert. Damit verbleibt eine z.T. erhebliche organische Restbelastung der biologisch gereinigten Abwaesser. Ueber den stofflichen Charakter und die Herkunft dieser Restbelastung ist bisher nur wenig bekannt. Eine ueber die Summenparameter hinausgehende differenzierte Beschreibung dieser Restbelastung (z.B. als Stoffgruppen) fehlt bisher. Eine Verschaerfung der Grenzwerte in der AbwasserVwV bzw. die meist noch strengeren Anforderungen an die Direkteinleiter (z.B. kleine Vorfluter) machen oft eine Verminderung dieser Restlast notwendig. Dies ist derzeit nur durch aufwendige Massnahmen der weitergehenden Abwasserreinigung moeglich. Eine bessere Kenntnis der stofflichen Natur der Restbelastung und deren Herkunft ist als eine Voraussetzung fuer deren weitere Minimierung zu sehen. Forschungsziel: Es sollen der stoffliche Charakter und die Ursachen bzw. Quellen der Rest-CSB-Belastung von Abwaessern altpapierverarbeitender Papierfabriken bestimmt werden. Dazu soll basierend auf einfachen physikalischen und chemischen Trennoperationen eine PTS-Methode erarbeitet werden, die eine Differenzierung der als CSB-Summenparameter erfassten Abwasserinhaltsstoffe nach chemisch-physikalischen Kriterien erlaubt. Auf dieser Grundlage sollen Massnahmen fuer eine Verminderung der Rest-CSB-Konzentration auf dem Wege der internen Vermeidung oder/und der Verbesserung des Wirkungsgrades der externen biologischen Reinigungsverfahren abgeleitet werden.
Das Projekt "Entwicklung und Erprobung einer kathodischen Nano-Filtrationsmembran für die reduktive Behandlung und Filtration von wasserunlöslichen Farbstoffen und Farbpigmenten zur Aufbereitung von Textilabwasser mit dem Ziel der Wasserkreislaufführung sowie..." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Analytische Chemie durchgeführt. Mit einem neuartigen Verfahren sollen im Abwasser der Färberei und Druckerei enthaltene Farbmittel, lösliche wie dispergierbare oder unlösliche Farbmittel in zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Schritten zunächst reduktiv und dann oxidativ behandelt werden. Zu diesem Zweck soll eine Anlage entwickelt werden, die aus einer Elektrolysezelle und einer anschließenden Oxidationskammer besteht. In der Elektrolysezelle werden die Farbstoffe kathodisch reduziert. Die Reduktion hat das Ziel Azofarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe und Pigmente in eine wasserlösliche Form zu überführen. Infolge der Spaltung der Azofarbstoffe entstehen Produkte mit kleinerem Molekulargewicht. Vermutlich werden aromatische Amine gebildet, deren Hydrophilie im Vergleich zum Dispersionsfarbstoff deutlich größer ist.Die erhöhte Wasserlöslichkeit der Produkte ist entscheidend für die Wirksamkeit bzw. Wirtschaftlichkeit der anschließenden oxidativen Behandlung, die in homogener Phase weitaus effektiver abläuft. Der selektive Transfer der löslichen Produkte in die Oxidationskammer soll über einen Filtrationsprozess mit einer Ultra- bzw. Nanofiltrationsmembran erfolgen. Die Membran hält die dispers gelösten Farbstoffpartikel zurück. Zur Optimierung des Filtrationsprozesses und der Elektrolyse soll die Elektrolyse direkt an der Membran stattfinden. Zu diesem Zweck muss eine elektrisch leitende Membran entwickelt werden, an der gleichzeitig die kathodische Reduktion und der Filtrationsprozess ablaufen können. Bei dem Filtrationsprozess kommt es zu einer Anreicherung der Farbstoffpartikel an der Membran bzw. der Kathodenoberfläche. Auf diese Weise gelangt der Farbstoff in unmittelbaren Kontakt mit der Kathode, so dass der Elektronenübertrag auf das Substrat erleichtert wird.Bei der Entwicklung der Membran muss berücksichtigt werden, dass diese bei einem dauerhaften Einsatz in einer Abwasserbehandlungsanlage stabil gegenüber den elektrochemischen Vorgängen, höheren Drücken und der Katholytzusammensetzung ist.Ein weiteres Projektziel ist die Strukturaufklärung der Reduktions- und Oxidationsprodukte. Dazu werden im wesentlichem zwei Analysensysteme verwendet. Mit dem schon im Projekt OXITEX erfolgreich eingesetzten LC-QTOF können höhermolekulare bzw, wasserlösliche Produkte anhand der gemessenen Präzisionsmassehinsichtlich ihrer Summenformel und ggfs. Struktur chara.kterisiert werden. Kleinere unpolare Verbindungen werden mittels GCxGC-(TOF)MS erfasst. Hier ist eine Identifizierung der über Elektronenstoßionisierten Analyten mit umfangreichen Datenbanken bzw. Vergleichssubstanzen möglich. Die ermittelten Strukturen sollen Aufschluss über den Reaktionsverlauf geben. So soll z.B. die Frage geklärt werden, ob die Reduktion in höheren Konzentrationen Zwischenprodukte liefert, oder ob ein weitergehender bzw.unspezifischer Abbau vorliegt. Auch die Annahme, dass infolge der Reduktion aus Azoverbindungen vorwiegend aromatische Amine entstehen, soll untersucht werden.