Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung

Die Aufbereitung von Roh- und Prozesswasser steht vor neuen Herausforderungen. Die Verschmutzungen der Vergangenheit wirken sich heute auf die natürlichen Wasserquellen, Oberflächengewässer und Grundwasser, aus. Prozesswässer, die nur ungenügend aufbereitet in Gewässer eingeleitet werden, führen zu langfristigen Schäden, denen dann später mit großem Aufwand begegnet werden muss. Die Anreicherung von Pflanzenschutzmitteln und Pharmazeutika in Flüssen, Seen und Grundwasser ist hierfür ein Beispiel.

Mit oxidativen und elektrolytischen Verfahren ist es möglich, auch schwer abbaubare, gelöste Kontaminationen oder Schadstoffe entweder direkt zu oxidieren oder über Hydroxid-Flocken zu fällen. Mit neuen am IGB entwickelten Technologien entstehen nur durch die Behandlung mit Strom (Elektrolyse) oder durch energiereiche UV-Strahlung (Photolyse) reaktive Hydroxylradikale, welche die organischen Moleküle zu abbaubaren Verbindungen bzw. vollständig zu Kohlenstoffdioxid oxidieren – ohne Zugabe von Chemikalien. Hierfür stehen mehrere Versuchsaufbauten für kontinuierliche und diskontinuierliche Versuche sowie mobile Anlagen für Untersuchungen vor Ort zur Verfügung.   

Generell bringen diese Verfahren einzeln und in Kombination folgende Vorteile:

  • Vollständige Mineralisierung möglich
  • Keine Aufsalzung – Kreislaufführung möglich
  • Keine Desinfektionsnebenprodukte – insbesondere keine halogenierten Verbindungen
  • Keine oder geringe Schlammbildung
  • Hygienisch einwandfreies Ablaufwasser
  • Robuster Prozess – Einleitungskriterien dauerhaft sicher erreichbar
  • Schnelle Verfügbarkeit – Standby-Betrieb möglich
  • Geeignet für schwankende Abwassermenge und Schadstofffracht
  • Personaleinsparung und erhöhte Sicherheit

Anwendungen

Derzeit stehen industrienahe Untersuchungen mit Deponiesickerwasser und Textilabwasser im Fokus. Ziel ist hier, die Einleitungskriterien der kommunalen Kläranlagen kostenoptimiert zu erreichen. In weiteren laufenden Projekten entwickeln wir ferner neue technische Lösungen der UV-Behandlung und der anodischen Oxidation gemeinsam mit unseren Industriepartnern zur Marktreife.

Technologien

 

Biologische Abwasserreinigung

Eine Möglichkeit zur Reinigung der anfallenden Abwässer besteht in der Rückgewinnung von Prozesshilfs- oder -reststoffen.

 

Elektrophysikalische Fällung

Fallen bei Ihnen schwer zu fällende Stoffe an, setzen Sie Chemikalien als Fällungsmittel ein oder fallen bei Ihnen hohe Kosten für das Handling von Chemikalien an?

 

Advanced Oxidation Processes (AOP)

Wir entwickeln spezifische Prozesse zur Entfernung persistenter Stoffe und erhöhen damit die Qualität Ihres Wassers.

 

Photolyse

 

Wir entwickeln Lichtquellen, zugehörige Reaktoren und Prozesse zum Eintrag hoher Energie durch Licht. 

 

Elektrooxidation und -reduktion

Wir entwickeln Prozesse zur industriellen Anwendung der Elektrosynthese, mit welchen wir Gase in Basischemikalien umsetzen.

Systeme

Prozessentwicklung

Im Fokus unserer Forschung und Entwicklung zur Reinigung industrieller Prozess- und Abwässer stehen innovative Technologien. Wir entwickeln daher prozesstechnisch energieoptimierte Verfahren, erarbeiten Lösungen für die Nutzung von erneuerbaren Energien oder Abwärme und berücksichtigen bei der Implementierung, dass sich Anlagen in Abhängigkeit von der Auslastung des Stromnetzes steuern lassen. Aus diesen Faktoren resultiert direkt auch eine verbesserte Wirtschaftlichkeit der Prozesse, sodass mit unserem Ansatz ökologische und ökonomische Anforderungen gleichermaßen erfüllt werden.

Prozessoptimierung

In vielen Fällen können die derzeit etablierten Verfahren und Systeme die Aufgaben ohne Anpassung und Unterstützung durch neuartige, selektive Systeme nicht leisten. Das Fraunhofer IGB hat diese Notwendigkeit erkannt und arbeitet an der Weiterentwicklung bestehender Prozesse wie Adsorption, Filtration, Flockung/Fällung, Elektrodialyse, Homogenisierung und Desinfektion sowie an neuen Prozessansätzen und Komponenten. Neue Konzepte und Technologien werden am Fraunhofer IGB zusammen mit Industriepartnern bis zum industriellen Maßstab entwickelt. Wasseraufbereitung und Kreislaufführung von Prozesswasser können so wirtschaftlich und nachhaltig gestaltet werden.

Systemintegration

Der selektiven, werterhaltenden Abtrennung von Inhaltsstoffen aus Abwasser kommte eine steigende Bedeutung zu. Aufgrund der komplexen Zusammensetzung typischer industrieller Prozesswässer ist eine solche Stofftrennung in einem Schritt üblicherweise nicht möglich. Durch die Kombination und Integration verschiedener Verfahren erarbeiten wir effiziente, aufeinander abgestimmte Lösungen, die in Bezug auf Selektivität und Energieeffizienz in ihrer Gesamtwirkung als Prozesskette optimiert sind.

Kombination und Integration oxidativer und elektrolytischer Verfahren

EpF-Reaktor
Kontinuierlich arbeitender EpF-Reaktor zur Behandlung von bis 5m 3h Prozessabwasser.

Oxidative, photolytische, elektrolytische und adsorptive Verfahren wie die EpF können je nach Aufgabenstellung kombiniert werden. Dadurch erzielen wir Ergebnisse, die über die Summe der Ergebnisse der Einzelprozesse hinausgehen.

Ein weiterer Vorteil dieser Prozesse liegt darin, dass sie für einen Standby-Betrieb geeignet und jederzeit zu- und abschaltbar sind. Die Integration in bestehende Anlagen und die Automatisierung bis hin zum autonomen Betrieb oder zur Fernsteuerung sind problemlos möglich. So kann beispielsweise die kontinuierliche Online-Erfassung des organischen Kohlenstoffs (TOC, total organic carbon) eine bedarfsabhängige und folglich energieoptimierte Aufbereitung gewährleisten.

Kühlschmierstoffe für die Nasszerspanung faserverstärkter Kunststoffe

Staubentwicklung bei der Trockenzerspanung von faserverstärktem Kunststoff.
© Fraunhofer IGB
Staubentwicklung bei der Trockenzerspanung von faserverstärktem Kunststoff.

Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) sind leicht und weisen hervorragende Steifigkeiten auf, weshalb sie vermehrt im Automobil‑ und Luftfahrtbereich eingesetzt werden. Die letzten Verarbeitungsschritte erfolgen zerspanend, wobei Stäube harter Glas‑ oder Kohlenstofffasern entstehen. Ziel des Vorhabens ist es, durch den Einsatz von Kühlschmierstoffen den Werkzeugverschleiß zu reduzieren und gleichzeitig den Arbeitsschutz und die Maschinensicherheit zu verbessern.