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Verfahrensentwicklung von Messung, Behandlung und Beseitigung radioaktiver Abfaelle

Untersuchungen ueber spezielle analytische Probleme auf dem Schmutzwassersektor. Beginn mit der Untersuchung der Nitrifizierungs- und Denitrifizierungsvorgaenge in Oberflaechenwaessern am Beispiel des Hauptentwaesserungskanals. Untersuchung synthetischer Waschmittel und anderer Reagentien auf ihre Wirksamkeit bei der Reinigung kontaminierter Schutzkleidung, Entwicklung von Waschverfahren mit besseren Dekontaminationsfaktoren und geringeren Abwassermengen. Untersuchung gaengiger Trennverfahren, wie Saegen, autogenes Schneiden oder Plasmaschneiden, auf ihre Anwendbarkeit zur rationellen Zerkleinerung sperriger kontaminierter bzw. aktivierter Bauteile. Anpassung der konventionellen Technik an schwierige Materialkombinationen, z.B. Aluminium, Beton oder Stahl/Araldit, und die strahlenschutztechnischen Randbedingungen (Fernbedienung, Abgasreinigung).

Etablierung einer Kreislaufwirtschaft zu Wärmedämmplatten aus geschäumten Polystyrol, Teilvorhaben: Aufbereitung und Weiterverarbeitung von EPS-Baustellen-Abfällen

Energie- und materialeffiziente Trennung von aromatischen Intermediaten durch Chromatographie, Teilvorhaben: Prozessintegration mit dem Schwerpunkt Ressourceneffizienz

Variantenflexible und automatisierte Trennung von Verbindungen im Demontageprozess von Batteriesystemen, Variantenflexible und automatisierte Trennung von Verbindungen im Demontageprozess von Batteriesystemen

Flüssigkeitschromatographie mit Triplequadrupol-Massenspektrometer

Die Arbeitsgruppen Anorganische Chemie (Prof. Lang), Koordinationschemie (Prof. Mehring), Chemische Technologie (Prof. Stöwe) an der Technischen Universität Chemnitz haben sich zu einem Interessenverbund zum Thema nachhaltige Wasserwirtschaft zusammengefunden und mit dem regionalen führenden kommunalen Energieversorger dieses Interesse abgestimmt. Ziele sind die Entwicklung von neuen Abwasseraufbereitungsmethoden zur Entfernung von Mikroverunreinigungen wie Endokrin Disruptiven Verbindungen (EDCs), Pestiziden und Pharmazeutika aus kommunalen Abwässern über unterschiedliche Methoden, wie z.B. photokatalytischen Abbau oder elektrochemische Fällung. Zur Spuren- und Ultraspurenanalytik der Schadstoffe in wässrigen Medien, der Aufklärung von Abbauprodukten und -mechanismen dieser Verbindungen wird eine flüssigkeitschromatographische Trennmethode auf der Basis einer UHPLC mit angekoppelter Triple-Quadrupol-Massenspektrometrie benötigt. Weiterhin soll das System in Kooperation mit weiteren Gruppen (Prof. Kataev) zur Analytik der Produktverteilung in supramolekularen und katalytischen Reaktionen, Reinheitsbestimmung sowie kinetische und mechanistische Untersuchungen zum Reaktionsablauf von organischen Produktkomponenten eingesetzt werden.

Zimmermann Sonderabfallentsorgung und Verwertung (SuV) GmbH & Co. KG – Werk I, Errichtung Flotationsanlage

Die Zimmermann Sonderabfallentsorgung und Verwertung GmbH & Co. KG (SuV, Werk I) betreibt am Standort der Gottlieb-Daimler-Straße 3-7 (33334 Gütersloh) eine chemisch-physikalische Abfallbehandlungsanlage (kurz: CP-Anlage) zur Behandlung und Reinigung industrieller, flüssiger Abfälle. Mit diesem Genehmigungsantrag beabsichtigt das Werk I der Zimmermann SuV die Zulassung einer (erneuerten) Indirekteinleitung auf der Grundlage des BImSchG. Neben der Zulassung der Genehmigung zur Indirekteinleitung von Abwasser aus der Abfallbehandlung, sind Änderungen innerhalb der CP-Anlage Bestandteil dieses Antrages. Infolgedessen wird ein Antrag nach dem BImSchG gestellt, da eine Änderung der Anlagen- und Verfahrenstechniken inklusive der Indirekteinleitung umgesetzt werden soll. In Zukunft sollen die Verfahrenstechnik Flotation zur Abfallbehandlung eingesetzt werden, sodass die Abfallbehandlung optimiert und die Qualität des entstehenden Abwassers verbessert wird. Die Druckentspannungsflotation soll dabei als Verfahren zur Abfallnachbehandlung dienen und bei der Behandlung flüssiger Abfälle zum Einsatz kommen, welche im Reaktionsbereich I vorbehandelt wurden. Die Druckentspannungsflotation stellt eine geeignete Alternative zur klassischen Abfallbehandlung mittels Neutralisationsfällung dar, so dass ggf. chloridhaltige Behandlungschemikalien eingespart werden können. Das wesentliche Grundprinzip dieses physikalisch-chemischen Trennverfahrens besteht in der Anlagerung von Gasblasen an dispergierte oder suspendierte Partikel, welche durch den verursachten Auftrieb an die Wasseroberfläche transportiert und dort abgetrennt werden.

Entwicklung eines innovativen Sammelsystems mit einer nassen und einer trockenen Restabfalltonne im Stadtgebiet Kassel - Untersuchung der Chancen und Risiken

Für das Stadtgebiet Kassel wird derzeit die Ablösung des Tennsystems aus Restabfalltonne, Bioabfalltonne und Gelbem Sack durch ein vereinfachtes Trennsystem diskutiert, in dem nur zwei Fraktionen unterschieden werden. Ein Grund dafür sind die hohen Fehlwurfquoten im Gelben Sack von durchschnittlich 45 Prozent. so dass die Inhalte von Restabfalltonne und Gelbem Sack fast gleich sind. Diese Fehlwürfe verringern die erfassten Wertstoffmengen im Gelben Sack. Ein weiteres Problem sind die nicht erfassten Wertstoffe anderer Herkunft durch den Gelben Sack und die Nichterfassung der Wertstoffe aus dem Restabfall. Ein weiterer Grund für ein vereinfachtes System ist die abnehmende Akzeptanz der Bevölkerung für die getrennte Sammlung von Leichtverpackungen aufgrund fehlender Sauberkeit und mangelndem Komfort. Das für die haushaltsnahe Sammlung zurzeit in Kassel angewandte - und in Deutschland überwiegende - System von Restabfall- und Bioabfalltonne sowie Gelbem Sack soll durch zwei Abfalltonnen, nämlich einer nassen und einer trockenen Restabfalltonne, abgelöst werden. Die Abfälle aus der trockenen Tonne sollen sortiert und verwertet und die Abfälle aus der nassen Tonne einer Vergärung zugeführt werden. Mit diesem System können mehr Wertstoffe aus den Abfällen gewonnen, die Sammelquoten verbessert und der Komfort für die Bürger verbessert werden. Altglas, PPK. Sperrabfall, Baum- und Heckenschnitt 1 Grünabfuhr und Altkleider werden weiterhin separat gesammelt. Bevor dieses System in der Stadt Kassel eingeführt werden kann, sind vor allem Untersuchungen zu der Umsetzung bei der Trennung und der Sammlung, der Verwertung der nassen und trockenen Restabfälle und den Erfolgsaussichten des Systems nötig. Diese Untersuchungen sollen mittels eines lang angelegten Versuches unter wissenschaftlicher Leitung und Begleitung des Fachgebietes Abfalltechnik der Universität Kassel durchgeführt werden. Für die praktische Umsetzung sind Abstimmungen mit den Betreibern der Dualen Systeme vorzunehmen.

Innovatives Entwaesserungsverfahren fuer den laendlichen Raum am Beispiel der Schmutzwasser-Kanalnetzsteuerung in der Samtgemeinde Dornum

Kommunale Kläranlagen unterliegen im Tagesgang gerade im ländlichen Raum großen Zufluss-Schwankungen, die in hydraulischer und stofflicher Hinsicht die Leistungsfähigkeit erheblich einschränken können. Alternativ zur größeren Auslegung der Kläranlagen mittels Sicherheitszuschlägen sollte daher im Projekt am Beispiel des Kanalnetzes der Samtgemeinde Dornum die Zuflussvergleichmäßigung durch Stauraumnutzung in den Kanälen erprobt werden. Dazu sollte ein fernwirktechnisches Gerät entwi-ckelt werden, welches den verzögerten Pumpenbetrieb steuert bzw. regelt, um das Schmutzwasser einzustauen. Selbst ohne gezielte Einleitung von Regenwasser - wie es beim Trennsystem der Samtgemeinde Dornum der Fall ist - unterliegt jede Kläranlage tageszeitlichen Schwankungen im Zulauf, welche durch Lebens- und Arbeitsgewohnheiten der Bevölkerung und Gebietsstruktur bestimmt werden. Je nach Bauart und Zustand des Kanalnetzes gelangt dabei aber auch mehr oder weniger Regenwasser in die Kanalisation. In der Samtgemeinde Dornum waren weiterhin noch jahreszeitliche Schwankungen aufgrund von vermehrtem Tourismusaufkommen in den Ferienmonaten zu berücksichtigen. Das Projekt wurde in zwei Phasen abgewickelt. Die erste Phase bezog sich auf die Erfassung des Ist-Zustandes der Abwassercharakteristik im Kanalsystem der Samtgemeinde Dornum und deren Auswirkung auf den Wirkungsgrad der Kläranlage. In der zweiten Phase wurde die eigentliche Kanalnetzsteuerung entwickelt und erprobt. Dabei galt es, ein hohes Retentionspotential in der Form von maximal möglichen Einstauhöhen unter Gewährleistung eines ausreichenden Entwässerungskomforts zu quantifizieren.

Effizienter Betrieb von Extraktionskolonnen durch Online-Zustandsdiagnostik

Die Extraktion ist als produktschonendes, niedrig-energetisches Trennverfahren prädestiniert für biotechnologische Prozesse. Die Anwendung der Extraktion im biotechnologischen Downstream kann eine Schlüsselrolle einnehmen, um den Weg zu Produkten und Produktionsprozessen der nächsten Generation zu ebnen. Im industriellen Maßstab wird die Extraktion vor allem in Gegenstromkolonnen realisiert, die häufig nur mit minimaler Instrumentierung ausgestattet sind. Daher fehlen Informationen über den inneren Zustand der Kolonne. Zusätzlich kann die obere Betriebsgrenze modellbasiert nur mit großen Unsicherheiten vorhergesagt werden. Dem entsprechend erfordern mögliche Unsicherheiten in der bisherigen Auslegung für einen stationären Betrieb signifikante Sicherheitsaufschläge und führen damit zu Effizienzverlusten, vor allem bei der nachgeschalteten, energetisch aufwendigen Regeneration des Lösungsmittels mittels Rektifikation. Im Hinblick auf biotechnologische Prozesse werden Schwankungen im Produktstrom die notwendigen Sicherheitsaufschläge und damit die Effizienzverluste deutlich erhöhen. Um die Anwendung der Extraktion im biotechnologischen Downstream zu realisieren und Effizienzverluste zu vermeiden, bedarf es einer Flexibilisierung des Betriebs und einer zuverlässigen Zustandsdiagnostik für Extraktionskolonnen. Ziel ist die Einhaltung der Produkt- bzw. Prozessspezifikationen bei optimalem Betrieb. Innerhalb des Projekts soll daher anhand einer Extraktionskolonne im technischen Maßstab ein optimaler und flexibler Betrieb realisiert werden. Dazu wird eine Kombination aus Messtechnik und schnellem, prädiktivem Modell die Kolonne zu einem smarten, gläsernen Apparat machen, der einen effizienten und autonomen Betrieb am energetischen Optimum (min. Lösemittelstrom) ermöglicht. Die enge Zusammenarbeit von Apparate- und Messtechnikherstellern, sowie Partnern aus der Prozessindustrie sichert außerdem die Übertragbarkeit der entwickelten Systematik in den industriellen Maßstab.

Erprobung einer ringförmigen Zulaufkonstruktion zur Verbesserung der Sedimentationsleistung von Nachklärbecken mit Senkenströmung am Beispiel der Abwasserreinigungsanlage Niedermittlau

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Vom Rand zum Zentrum durchströmte runde Nachklärbecken haben gegenüber zentrisch beschickten Becken den Vorteil, dass die darin stattfindende beschleunigte Bewegung des Wassers stabiler und weniger störungsanfällig ist. Bei gleichen Beckendimensionen können so bessere Reinigungsleistungen und geringere Gewässerbelastungen erzielt werden. Die Nachklärung der Kläranlage Niedermittlau sollte daher im Projekt so umgebaut werden, dass sich eine um den Beckenumfang gleichmäßige Belastung einstellt. Die Strömungs- und Sedimentationsmuster sollten messtechnisch erfasst und denen zentrisch beschickter Becken gegenübergestellt werden. Ebenso waren die sich ergebenden Abscheide- und Eindickleistungen der Becken mit Senkenströmung unter verschiedenen Randbedingungen zu untersuchen. Fazit: Die in dem Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, dass mit der neuartigen Zulaufkonstruktion eine eindeutige Senkenströmung erreicht werden kann. Die umweltrelevanten Auswirkungen dieser Durchströmung - geringere Trübung und damit geringere Feststoffbelastung des Klarablaufs, bessere Schlammeindickung sowie insbesondere die Vermeidung von Schwimmschlamm - sind nachweisbar. Da das Schlammvolumen nur in engen Grenzen schwankte, konnten die Strömungscharakteristika bei unterschiedlicher Lage des Schlammspiegels nicht erarbeitet werden. Überlastversuche mit über das übliche Maß hinausgehenden Oberflächenbeschickungen konnten aufgrund betrieblicher und baulicher Einschränkungen nicht realisiert werden.

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