Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rauschert Kloster Veilsdorf GmbH durchgeführt. Es sollen in Kooperation mit dem Fraunhofer IKTS hergestellte Membranen zur Aufbereitung des Abwassers am Standort Veilsdorf erprobt werden. Vorteile durch den Einsatz von keramischen Nanofiltrationsmembranen: - Einsatz keramischer Filtration zur vollständigen Abtrennung von AFS und zur Reduktion des CSB und des Gehaltes an gelösten Salzen (z.B.: Phosphat) aus den Produktionsabwässern (Kommerzieller Vorteil: Absenkung der Grenzwerte unter ein Minimum führt zur Reduktion bzw. zum Entfallen von Einleitungsgebühren/ Schonung der Umwelt) - Einsparung des Schrittes zur Flockung/ Ersatz durch Membranfiltration und damit Verminderung des Einsatzes von Chemikalien zur Abwasserbehandlung - Entwicklung von alternative Geometrien keramischer inopor®-Membranen zur Verwendung in der Querstromfiltration - Vorbereitung des Abwasserstromes zur Wiederverwendung als Kühlmedium bzw. als Speisewasser für eine Umkehrosmose Anlage und die anschließende Wiederverwertung als Wasser für Aufgaben in der Produktion im Sinne eines ZDL - Testung verschiedener Methoden zur Leistungsregeneration von keramischen Membran z.B. Rückspülung, Forward Flush, Air Scrubbing, angepasste Reinigungsmethoden im Umgebungen mit hohem Foulingpotential - Dezentrale Vorbehandlung von Abwässern direkt am Ort des Anfalls im Werk um Inhomogenität und damit einhergehende Probleme bei der gesammelten Aufarbeitung zu vermeiden. - Etablierung einer geeigneten Analytik zur Nachverfolgung der wichtigen Parameter und Steuerung der Filtrationsprozesse - Durchführungvon Technikurnsversuchen, Feldversuchen und letztlich Aufbau einer Pilotanlage zur Abwasserbehandlung am Standort Veilsdorf in Zusammenarbeit mit dem IKTS Hermsdorf/Schmalkalden und der Fa. Junghans. Die im Rahmen des Projektes optimierten und erfolgreich getesteten Membranen werden bei Rauschert in die Fertigung überführt und unter der Marke inopor® verfügbar sein.
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie, Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie durchgeführt. 1. Entwicklung eines kontinuierlichen Konzentrierungsverfahrens mit Crossflow-Ultrafiltration für Mikroorganismen aus Roh- und Trinkwasserleitungen der Wasserwerke. 2. Weiterentwicklung der zweiten Konzentrierungs- und Aufreinigungsstufe für Mikroorganismen und Viren für HOLM-System. 3. Erarbeitung eines on-Chip-Multiplex-Amplifizierungverfahren mit nachfolgender Chemilumineszenz-Detektion auf MCR 3. 4. Testung des Gesamtverfahrens (HOLM) auf Roh- und Trinkwasserproben AP 1. Schnittestellenerarbeitung für Gesamtsystem HOLM, AP 2. Kontinuierliche Crossflow-Ultrafiltration (Konti-CUF) zur Aufkonzentrierung aus fließendem Roh- und Trinkwasser (größer als 1 m3 auf ca. 20 L), AP 3. Zweistufiges Aufkonzentrierungsgerät bestehend aus Crossflow-Ultrafiltration und monolithische Affinitätsfiltration (CUF-MAF) (10 - 100 L auf ca. 1 mL), AP 4.on-Chip-basierte Amplifikationsmethoden für die Multiplex-Mikroarray-Analyse, AP 5. Testung des Gesamtverfahrens (HOLM) auf Rohwasser- und Trinkwasserproben AP 6. Berichterstellung, Präsentationen, Publikationen der gewonnen Forschungsergebnisse.
Das Projekt "E-PVC Latex-Filtration mit dynamischem Krauss-Maffei Crossflow-Filter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Solvin GmbH & Co. KG durchgeführt. Mit dem Demonstrationsvorhaben 'DyCroFi' setzte das Unterehmen SolVin GmbH in Rheinberg die Technologie der dynamischen Crossflow-Filtration erstmals in der Chemischen Industrie zur Aufkonzentration von Latex-Emulsion im großtechnischen Maßstab um. Ziel des Demonstrationsprojektes war es, im Prozess der E-PVC-Herstellung der Emulsion bereits vor dem eigentlichen Trocknungsvorgang Prozesswasser zu entziehen und somit den Energiebedarf im Trocknungsprozess erheblich zu reduzieren. Mit einer Verzögerung von acht Monaten wurde das Projekt am 1. September 2011 gestartet und am 30. Juni 2013 abgeschlossen. Verbunden mit dem Projekt waren hohe Erwartungen an die potenziellen Einsparmöglichkeiten an Trocknungsenergie durch die Einführung eines neues Filtrationsverfahrens im bestehenden Herstellungsprozess. Gleichzeitig sollte Latex mit gleichbleibender Qualität produziert werden. Die grundlegende Integration des Filtrationsprozesses in den Herstellungsprozess ist ebenso gelungen wie die Sicherstellung eines qualitativ gleichwertigen Endprodukts. Die ursprünglich angestrebte Aufkonzentration des Latex und die damit verbundene Reduktion des in der Emulsion enthaltenen Prozesswassers um 20 % vor dem Trocknungsprozess konnte jedoch nur teilweise erreicht werden. Nach mehreren Schadensereignissen in der neuen Filtrationsstufe während des Demonstrationsprojektes wird die Anlage nun mit einer auf 48 % aufkonzentrierten Emulsion stabil gefahren Im Ergebnis konnte eine Reduzierung des Prozesswassers in der Latex-Emulsion in Höhe von 8 % erreicht werden. Pro Jahr können in einem typischen Produktionsjahr bereits dadurch 7,25 GW an Primärenergie und damit verbunden 1.971 Tonnen an CO2 in der E-PVC-Herstellung am Standort Rheinberg eingespart werden. Zusammenfassend konnten die eingangs definierten Erfolgskriterien wie folgt erfüllt werden: - Anpassung des Fitrationsverfahrens an die Einsatzerfordernisse der E-PVC-Herstellung konnte prinzipiell erfüllt werden; - stabile Integration des Filtersystems im bestehenden Produktionsprozess konnte umgesetzt werden im Hinblick auf die Möglichkeit, den Produktionsprozess unabhängig vom Filterverhalten aufrecht erhalten zu können; - effiziente Aufkonzentration des Filtrats und damit Abtrennung des in der Emulsion vorhandenen Prozesswassers konnte nur unzureichend erfüllt werden; - dies führt zu erheblich geringeren Einsparungen an Energie, als sie in der Amortisation des Projektes eingeplant; - ausreichend große Einsatzbandbreite des Filtersystems hinsichtlich unterschiedlicher Produktzusammensetzungen konnte erzielt werden, da alle drei Produktvarianten der Linie E5 über die Ultrafiltration behandelt werden können; - die Produktqualität ist weitgehend konstant, hinsichtlich der Produkteigenschaften kam es nur zu geringfügigen Änderungen, die die Einsatzqualität nicht beeinträchtigten. (Text gekürzt)
Das Projekt "Entwicklung von sondermuellfreien Recyclingverfahren fuer den Bereich der Holz- und Kunststofflackierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Osnabrück, Fachbereich Werkstoffe und Verfahren, Labor für Verfahrenstechnik durchgeführt. Beim Verspritzen von loesungsmittelhaltigen Lacken in wasserberieselten Lackierkabinen entsteht Lacknebel (Overspray), der durch die Zugabe von Koagulierungsmitteln zu einem Lackschlamm verklumpt wird. Dieses Koagulieren von Lackoverspray ist in erheblichem Masse unwirtschaftlich und ausserdem oekologisch unerwuenscht, da der entstehende Lackschlamm als Sondermuell entsorgt werden muss. Aufgrund immer komplexer werdender Formen der Lackierobjekte kann diese Spritztechnologie nicht durch andere Auftragsverfahren (Walzen, Tauchen), bzw. den Einsatz von Dispersionslacken auf Wasserbasis ersetzt werden. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung von sondermuellfreien Gesamtkonzepten bei der Holz- und Kunststofflackierung. Hierfuer ist es notwendig die verschiedenen Komponenten der Lackiertechnik (Lack, Spritzkabine, Aufbereitungsverfahren) aneinander anzupassen, so dass ein schluessiges Gesamtkonzept entsteht. Bei der Realisierung dieser Konzepte werden die Stoffstroeme in Kreislaeufen gefuehrt und nicht oder nur nach langer Nutzungsdauer, entsorgt. An der Fachhochschule Osnabrueck wird der Teilaspekt der Lackaufbereitung mittels der Stofftrennungsverfahren Verdampfung und Querstromfiltration (Membrantechnik) bearbeitet.
Das Projekt "Herstellung von poroesen keramischen Schichten fuer die Ultrafiltration aus Oxiden und Nichtoxiden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Keramische Werkstoffe durchgeführt. Ueber ein besonderes Verfahren, den Sol-Gel-Prozess, werden Ultrafiltrationsmembranen mit Poren groesser 5 nm hergestellt. Es gelang, im Labormassstab derartige Membranen aus den thermisch und chemisch besonders stabilen keramischen Systemen ZrO2, TiO2 und TiN zu entwickeln. Tests mit den neuartigen keramischen Filtern ergaben, dass das Separieren von Dextranmolekuelen mit einer Molmasse von 110.000 g/mol aus Wasser moeglich ist.
Das Projekt "Recycling von Druckerei-Abwaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Paderborn, Fachbereich 10 Maschinentechnik, Fachgruppe Verfahrenstechnik, Institut für Energie- und Verfahrenstechnik, Fachgebiet Mechanische Verfahrenstechnik und Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Um die Feuchtmittel bei dem Betrieb von Offset-Druckereimaschinen wiederverwenden zu koennen, muessen ua feinste Schmutzpartikeln aus der waessrigen Phase ausgeschieden werden. Zur Zeit erfolgt die Erprobung der Querstromfiltration.
Das Projekt "Einfluss erhoehter UV-B-Strahlung auf bewegliche Mikroorganismen in Kombination mit den variablen Umweltparametern Temperatur und CO2-Konzentration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Botanik und Pharmazeutische Biologie durchgeführt. In diesem Projekt sollte der Einfluss erhoehter UV-B Strahlung auf oekologisch wichtige Phytoplanktonorganismen in Kombination mit den Stressparametern erhoehte CO2-Konzentration und erhoehte Temperatur charakterisiert und quantifiziert werden. Die spektrale Verteilung der Solarstrahlung sollte in der Wassersaeule bestimmt und die Vertikalverteilung der Organismen analysiert werden. Die Orientierung und Motilitaet der Zellen wurde mit einer Echtzeit-Bildverarbeitungs-Anlage bestimmt. Ausserdem sollten die Photosynthesekapazitaet und die Biomasseproduktion erfasst werden. Die fuer die Schaedigungen verantwortlichen UV-B Targets sollten identifiziert und der photochemische Energietransfer zwischen den Perzeptionssystemen mit Hilfe der Absorptions- und Fluoreszenzspektroskopie gemessen werden. Der Einfluss der Temperatur und der CO2-Konzentration auf die Motilitaet und die Orientierung sollten erfasst werden. Eine valide Aussage ueber die Schaedigung des Phytoplanktons durch solares UV-B laesst sich nur dann treffen, wenn man einerseits die Vertikalverteilung der Organismen in der Wassersaeule kennt und andererseits die Penetration der UV-B Strahlung in spektraler Verteilung ermittelt. Daraus laesst sich an Hand der biologischen Wichtung das Schaedigungspotential unter derzeitigen und zukuenftigen UV-B Szenarien abschaetzen. Dazu muss als erstes die Penetration der Solarstrahlung in spektraler Abhaengigkeit ermittelt werden. Dazu haben wir einen neuartigen 4 pi-Sensor entwickelt der eine praezise Messung der Tiefenverteilung der Strahlung erlaubt. Dann wird die Orientierung und Motilitaet aktiv und passiv beweglicher Organismen analysiert; fuer diese Untersuchungen steht eine vollautomatische Bildverarbeitungsanlage zur Verfuegung, deren Moeglichkeiten in den letzten Jahren stark erweitert worden sind. Da diese Untersuchungen schon ueber mehrere Jahre laufen, liegen bereits fuer eine Reihe von Organismen konkrete Ergebnisse vor. Weiterhin wurde vor allem der Einfluss erhoehter Temperatur und CO2 untersucht. Darueber hinaus erlaubt die neue Single Photon Imaging Kamera Messungen, bei denen gleichzeitig zur Motilitaet und Orientierung die Phosphoreszenz der photosynthetischen Zellen als Mass fur die Schaedigung des Photosyntheseapparates erfasst werden kann. Das Resultat dieser Orientierungsbewegungen ist eine diumale Vertikalmigration und eine Vertikalverteilung innerhalb der Wassersaeule. Diese Untersuchungen wurden zum einen mit Plexiglassaeulen durchgefuehrt, und zum anderen ist eine neue Anlage entwickelt worden, die es erlaubt, Phytoplankton direkt aus der Wassersaeule offener Gewaesser zu entnehmen. Die Konzentration der Zellen in einer bestimmten Tiefe wurde nach Tangentialflussfiltration mit der Bildverarbeitung in einem Fluoreszenzmikroskop (Acridinorange-Faerbung) ermittelt.
Das Projekt "KerWas: Dünnwandige, keramische Membranen angepasster Benetzbarkeit und hoher volumenspezifischer Membranfläche für die Nanofiltration und Membrandestillation zur nachhaltigen Aufbereitung von salzhaltigen Wässern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. Im vorliegenden Projekt sollen dünnwandige, keramische Membranen angepasster Benetzbarkeit und hoher volumenspez. Membranfläche entwickelt und zur nachhaltigen Aufbereitung von Bergbauabwässern mittels Nanofiltration und Membrandestillation erprobt werden. Keramische Membranen zeichnen sich durch eine hohe chemische, thermische und mechanische Stabilität aus und sind deshalb polymeren Membranen bezgl. ihrer Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit überlegen. Nachteile bestehen in Bezug auf die Herstellungskosten, die in einem hohen manuellen Anteil in der Fertigung und hohen Energiekosten durch die Sinterung begründet sind. Ein wichtiges Thema im Bereich der Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung ist die Entsalzung bzw. Salzaufkonzentrierung, welches im vorliegenden Projekt am Beispiel von Bergbauwässern genauer betrachtet werden soll. Dabei treten Abwasserströme mit sehr unterschiedlichen Salzkonzentrationen auf. In Spülwässern liegen die Konzentrationen im Bereich von kleiner 1g/l und können voraussichtlich mittels Nanofiltration aufbereitet werden. Im Bereich mittlerer Konzentrationen von 1-50g/l soll untersucht werden, ob mittels Nanofiltration eine Fraktionierung der Salze möglich ist und KCl bzw. MgSO4 als Wertstoff aus dem Abwasser gewonnen werden kann. Im Bereich hoher Salzkonzentrationen von größer 50g/l, wie sie als Laugen aus Salzhalden austreten, soll Membrandestillation mit neuartigen dünnwandigen, hydrophoben Mikrofiltrationsmembranen eingesetzt werden. Zusätzlich sollen Flowback-Wässer mit keramischen Membranen gereinigt werden, die auf Grund ihrer Restölgehalte den Einsatz von Polymermembranen unmöglich machen. Die Filtration von Bergbauwässern ist in Bezug auf Trübstoffe und Scaling mit hohem Risiko für Abrasion und Modulverblockung verbunden, weshalb der Einsatz keramischer Membranen sinnvoll ist. Gleichzeitig handelt es sich um hohe Volumenströme, so dass große Membranflächen zum Einsatz kommen und preiswerte Membranen mit hoher volumenspezifischer Membranfläche benötigt werden. Im vorliegenden Projekt sollen deshalb keramische Membranen aus Siliciumcarbid (SiC) und Aluminiumoxid (Al2O3) in Form von Waben und Hohlfaserbündeln mit hydrophoben Makroporen für die Membrandestillation und hydrophilen Nanoporen für die Nanofiltration entwickelt werden. Die Verwendung poröser keramischer Waben und Hohlfaserbündel reduziert den manuellen Handlingsaufwand und damit die Herstellungskosten erheblich. Jedoch stellen die engen, dünnwandigen, großvolumigen Bauteile und die Verwendung in der Querstrom-Filtration und Membrandestillation hohe werkstoffl. Herausforderungen in Bezug auf das Design, die Extrusion, die defektfreie Beschichtung mit NF-Membranen und die gezielte Einstellung der Benetzbarkeit (hydrophobe und hydrophile Oberfläche). Im Verbund arbeiten 8 Partner über die gesamte Wertschöpfungskette von der Membranentwicklung, über die Membranherstellung, die Verfahrensentwicklung, den Anlagenbau bis hin zur Anwendung zusammen.
Das Projekt "KerWas: Dünnwandige, keramische Membranen angepasster Benetzbarkeit und hoher volumenspezifischer Membranfläche für die Nanofiltration und Membrandestillation zur nachhaltigen Aufbereitung von salzhaltigen Wässern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Andreas Junghans Anlagenbau und Edelstahlbearbeitung GmbH & Co. KG durchgeführt. Im vorliegenden Projekt sollen dünnwandige, keramische Membranen angepasster Benetzbarkeit und hoher volumenspezifischer Membranfläche entwickelt und zur nachhaltigen Aufbereitung von Bergbauabwässern mittels Nanofiltration und Membrandestillation erprobt werden. Keramische Membranen zeichnen sich durch eine hohe chemische, thermische und mechanische Stabilität aus und sind deshalb polymeren Membranen bezgl. ihrer Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit überlegen. Nachteile bestehen in Bezug auf die Herstellungskosten, die in einem hohen manuellen Anteil in der Fertigung und hohen Energiekosten durch die Sinterung begründet sind. Ein wichtiges Thema im Bereich der Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung ist die Entsalzung bzw. Salzaufkonzentrierung, welches im vorliegenden Projekt am Beispiel von Bergbauwässern genauer betrachtet werden soll. Dabei treten Abwasserströme mit sehr unterschiedl. Salzkonzentrationen auf. In Spülwässern liegen die Konzentrationen im Bereich von kleiner 1g/l und können voraussichtlich mittels Nanofiltration aufbereitet werden. Im Bereich mittlerer Konzentrationen von 1-50g/l soll untersucht werden, ob mittels Nanofiltration eine Fraktionierung der Salze möglich ist und KCl bzw. MgSO4 als Wertstoff aus dem Abwasser gewonnen werden kann. Im Bereich hoher Salzkonzentrationen von größer 50g/l, wie sie als Laugen aus Salzhalden austreten, soll Membrandestillation mit neuartigen dünnwandigen, hydrophoben Mikrofiltrationsmembranen eingesetzt werden. Zusätzlich sollen Flowback-Wässer mit keramischen Membranen gereinigt werden, die auf Grund ihrer Restölgehalte den Einsatz von Polymermembranen unmöglich machen. Die Filtration von Bergbauwässern ist in Bezug auf Trübstoffe und Scaling mit hohem Risiko für Abrasion und Modulverblockung verbunden, weshalb der Einsatz keramischer Membranen sinnvoll ist. Gleichzeitig handelt es sich um hohe Volumenströme, so dass große Membranflächen zum Einsatz kommen und preiswerte Membranen mit hoher volumenspezifischer Membranfläche benötigt werden. Im vorliegenden Projekt sollen deshalb keramische Membranen aus Siliciumcarbid (SiC) und Aluminiumoxid (Al2O3) in Form von Waben und Hohlfaserbündeln mit hydrophoben Makroporen für die Membrandestillation und hydrophilen Nanoporen für die Nanofiltration entwickelt werden. Die Verwendung poröser keramischer Waben und Hohlfaserbündel reduziert den manuellen Handlingsaufwand und damit die Herstellungskosten erheblich. Jedoch stellen die engen, dünnwandigen, großvolumigen Bauteile und die Verwendung in der Querstrom-Filtration und Membrandestillation hohe werkstoffliche Herausforderungen in Bezug auf das Design, die Extrusion, die defektfreie Beschichtung mit NF-Membranen und die gezielte Einstellung der Benetzbarkeit (hydrophobe und hydrophile Oberfläche). Im Verbund arbeiten 8 Partner über die gesamte Wertschöpfungskette von der Membranentwicklung, über die Membranherstellung, die Verfahrensentwicklung, den Anlagenbau bis hin zur Anwendung zusammen.
Das Projekt "Entwicklung keramischer Membranen zur Nanofiltration im Crossflow-Verfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Keramische Werkstoffe durchgeführt. Die Crossflow- oder Querstromfiltration gehoert zu den druckgetriebenen Trennprozessen. Sie kann kontinuierlich betrieben werden. Dabei wird die Membran tangential von der zu filtrierenden Fluessigkeit angestroemt. Ein kleiner Teil passiert die Membran (Permeat), der weitaus groessere Teil verbleibt im Kreislauf (Retentat). Je nach Anwendungsfall kann sowohl das Retentat (Aufkonzentrierung) als auch das Permeat (Reinigung) von wirtschaftlichem Interesse sein. Keramische Membranen weisen gegenueber den Polymermembranen einige physikalische und chemische Eigenschaften auf , die nur teilweise oder ueberhaupt nicht von organischen Membranen gezeigt werden, wie z.B. hohe thermische, mechanische und chemische Stabilitaet sowie lange Standzeiten und sehr gute Reinigungseigenschaften. Es besteht die Moeglichkeit, Membranen groesser 2 nm fuer kundenspezifische Anwendungen zu entwickeln unter Nutzung vielseitiger Charakterisierungsmethoden.
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