Effiziente Lösungen für die chemie- und biologiefreie Behandlung von verunreinigtem Wasser – von der Beratung bis zur Anlagenentwicklung. Mit der Kombination der richtigen Verfahrensschritte können selbst schwer zu behandelnde Inhaltsstoffe in zentralen und dezentralen Anlagen zielgerichtet und wirtschaftlich abgebaut werden.
Die Desinfektion von vorgereinigtem Abwasser ist sowohl für die Verbesserung der hygienischen Qualität der Gewässer als auch für eine Wiederverwendung als Betriebs- oder Beregnungswasser von großer Bedeutung. Viele konventionelle Verfahren greifen dabei auf Chemikalien zurück, die entsprechend vorgehalten werden müssen und bei deren Einsatz zum Teil erhöhte Sicherheitsanforderungen einzuhalten sind. Das Fraunhofer IKTS hat deshalb Lösungen entwickelt, die leicht in Prozessabläufe integrierbar sind und ohne Chemikalien arbeiten. So verfügt das Fraunhofer IKTS über eine Pilotfertigung keramischer Membranen aus Titandioxid, Siliciumcarbid und Aluminiumoxid zur Sterilfiltration.
Darüber hinaus werden photokatalytische und elektrochemische Verfahren zur vollständigen Entfernung pathogener Mikroorganismen durch radikalbasierte Oxidationsprozesse (AOP – Advanced Oxidation Process) entwickelt. Entsprechend der Anforderungen können diese in unterschiedlichen Verfahrensmodi einfach und effizient betrieben werden.
Vorteile:
Die Gewässerbelastung durch organische Stoffe anthropogenen Ursprungs, wie beispielsweise Arzneimittelrückstände, bereitet zunehmend Besorgnis. Zur wirksamen und effizienten Elimination können sowohl adsorptive als auch oxidative Verfahren und Verfahrenskombinationen eingesetzt werden. Zur selektiven Schadstoffentfernung hat das Fraunhofer IKTS eine integrative Verfahrenskombination aus Aktivkohleadsorption und Membranfiltration (MF/UF) entwickelt und bereits erfolgreich auf die Entfernung unterschiedlicher Spurenstoffe wie beispielsweise Carbamazepin und Diclofenac getestet.
Zum vollständigen Abbau persistenter Schadstoffe eignen sich AOP-Verfahren (Advanced Oxidation Processes) wie beispielsweise photokatalytische und elektrochemische Aufbereitungsverfahren. Vor diesem Hintergrund wurden am Fraunhofer IKTS TiO2-beschichtete, zelluläre Keramiken entwickelt, die durch hohe Wechselwirkungsoberflächen sowie günstige Eindringtiefen der Lichtbestrahlung niedrigere Energieeinträge im Vergleich zu anderen AOP-Verfahren benötigen.
Vorteile:
Schwefelsaure, sulfatreiche und schwermetallhaltige Bergbauwässer zeichnen weltweit für schwerwiegende Schädigungen von Gewässersystemen verantwortlich.
Für ihre Behandlung, speziell zur Abtrennung des Sulfats (Schwefelsäure), existieren neben dem RODOSAN®-Verfahren kaum Alternativen. Es handelt sich dabei um ein Membranelektrolyseverfahren, mit dem eine weitgehend selektive Abtrennung von Sulfat erreicht werden kann. Gleichzeitig werden dabei Schwermetalle (Fe, Mn) sowie Al quantitativ eliminiert und Pufferkapazität in situ elektrochemisch erzeugt. Das abgetrennte Sulfat wird dabei in Wertstoffe (Düngemittel) konvertiert.
Das Verfahren ist für verschiedene Anwendungsfälle im Pilotmaßstab auf der Ebene industrieller Elektrolysezellen erprobt und modular konfiguriert, sodass sowohl kleinere als auch sehr große Wassermengen behandelt werden können. Eine Pilotanlage mit einer Leistung von 6 m3/h steht für technische Untersuchungen und für die Verfahrensoptimierung zur Verfügung.
Vorteile:
In der Trink- und Abwasseraufbereitung werden Flockungshilfsmittel (FHM) eingesetzt um unerwünschte Stoffe zu eliminieren, den Wassergehalt zu senken und so Schlammeigenschaften gezielt einzustellen. Der verbleibende Wassergehalt ist oft ein erheblicher Kostenfaktor bei anschließender Nutzung der entstehenden Schlämme. Je effizienter die Flockung und Entwässerung funktioniert, desto wirtschaftlicher gestaltet sich deshalb die Verwertung beziehungsweise Entsorgung. Verschiedene gesetzliche Entwicklungen werden den Einsatz herkömmlicher, synthetischer FHM im Trink- und Abwasserbereich in Zukunft stärker reglementieren oder möglicherweise sogar ganz untersagen. Das Fraunhofer IKTS konzentriert sich daher neben der messtechnisch gestützten Optimierung konventioneller Flockungs- und Entwässerungsprozesse in Kläranlagen auf die Entwicklung, Erprobung und verfahrenstechnische Implementierung von kostengünstigen und hochwirksamen FHM auf Basis nachwachsender Rohstoffe.
Vorteile:
Zur Steuerung umwelt- und wassertechnischer Anlagen, u. a. im Hinblick auf Energie- und Chemikalieneinsatz, ist die Erfassung von Schad- und Spurenstoffen im (Ab)Wasser unerlässlich. Für eine effiziente Steuerung sind die bisherigen Intervalle von Probennahme und chemischer Analytik jedoch oft zu groß. Das Fraunhofer IKTS widmet sich daher der Entwicklung von robusten Molekül- und Schadstoffsensoren für den Feldeinsatz. Diese stoffspezifischen Sensoren stehen aufgrund geringerer Sensitivität nicht in Konkurrenz mit Laboranalysen, sondern sollen vielmehr als zuverlässige Frühwarnsysteme für überhöhte Schadstoffkonzentrationen vor Ort und anlagenintegriert zum Einsatz kommen. Je nach Fragestellung können dabei unterschiedliche Molekülspezies im Fokus stehen.
Vorteile:
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS