Das Projekt "SOWARLA: Solare Wasserreinigungsanlage für das DLR Zentrum Lampoldshausen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Technische Thermodynamik, Abteilung Solarforschung (TT-SF) durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens:
Abwasser, das aufgrund spezieller Kontaminationen biologisch nicht geklärt werden kann, bedarf häufig einer chemisch-physikalischen Vorbehandlung. Die hierbei angewendeten Verfahren können erhebliche Mengen an Energie und Chemikalien erfordern und technisch relativ aufwändig sein. Eine solar betriebene photokatalytische Reinigung würde eine Ressourcen schonende Vorbehandlung ermöglichen.
Um dies zu erreichen, soll eine praxistaugliche Solartechnik am Beispiel einer Abwasserbehandlungsaufgabe des DLR entwickelt werden. Das DLR unterhält am Standort Lampoldshausen Teststände für Raumfahrtantriebe. Die im Betrieb anfallenden Abwässer enthalten u. a. Hydrazinderivate und Cyanide. Vor der Einleitung des Wassers in den natürlichen Kreislauf werden die Schadstoffe bisher mit einem photolytischen Verfahren entfernt. Hierzu werden leistungsstarke UV-Vis-Lichtquellen in Kombination mit Oxidationsmitteln eingesetzt.
Im Zuge von drei Projektphasen soll die photolytische Behandlung durch das solare photokatalytische Verfahren ersetzt werden, um elektrische Energie und Chemikalien weitgehend einzusparen. Das hier dargestellte Projekt umfasst die erste Phase.
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden:
Im Zuge der ersten Projektphase soll ein Solarreaktor in Form eines leicht installierbaren Moduls für die photochemische Wasserbehandlung entwickelt werden. Hierzu werden Reaktorkonzepte zunächst im Labormaßstab entwickelt und mittels photochemischer Reaktionen unter Einsatz künstlicher Lichtquellen bewertet. Danach soll die Konstruktion von Prototypen und anhand des photokatalytischen Abbaus von Cyanid mittels Sonnenlicht die Bewertung erfolgen.
Mögliche Einflüsse auf die Katalysatoraktivität durch im Wasser enthaltene Salze wurden in Laborversuchen ermittelt und das Abbauverhalten von Cyanid, Hydrazin und Nitrit untersucht.
Fazit:
In dem ersten Teilprojekt â€ÌSOWARLA 1 wurden Prototypen für einen solaren Kapillarreceiver-Reaktor und einen Rohrreceiver-Reaktor erstellt.
Die technische Machbarkeit wurde für beide Konzepte demonstriert. Für den neuen Rohrreceiver-Reaktor ohne Spiegel wurden bei der Anwendung auf die Halbleiterphotokatalyse mit Titandioxid vergleichbar gute oder auch bessere Abbauleistungen erzielt als mit der bereits verfügbaren solaren Rohreaktortechnik mit CPC-Spiegeln.
Die prinzipiell breite Anwendbarkeit der Halbleiterphotokatalyse zur Eliminierung oxidierbarer Stoffe ist bekannt und auf die geringe Selektivität und das große Oxidationspotenzial zurückzuführen.
Die Elimination von Cyanid, Nitrit und Hydrazinderivaten bis unter die einzuhaltenden Ausleitegrenzwerte wurde in Gegenwart der wichtigsten Nebenbestandteile sowie in dotierten Brauchwasserproben nachgewiesen.