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F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R K E R A M I S C H E T E C H N O L O G I E N U N D S Y S T E M E I K T S

I N D U S T R I E L Ö S U N G E N

WASSER- UND ABWASSERTECHNOLOGIE

I N H A L T1 Überblick

2 Abwässer

5 Industrielle Prozesswässer

8 Kompetenzen

9 Technische Ausstattung

1 Illuminierter keramischer

Schaum für Photokatalyse.

1

1

Vor diesem Hintergrund entsteht der aktuelle Bedarf der ver-

arbeitenden Industrie an betriebssicheren, möglichst multi-

funktionalen Komponenten zur Wasserbehandlung, die

-

-

konzentrieren und dann rückstandsfrei abbauen können.

und persistente organische Reststoffe aus Produktions- und

Reinigungsprozessen eine effektive Kreislaufführung verhin-

allem niedrig konzentrierte pharmazeutische Mikroschad-

im Fokus. Für diese vielfältigen Problemstellungen im Bereich

-

von der Material- über Bauteil- und Komponentenebene bis

hin zu vollständigen Prozessen und Anlagen. Einige sind in

dieser Broschüre zusammengestellt.

WASSER- UND ABWASSERTECHNOLOGIE

-

bar. Deshalb ist besonderes Augenmerk auf den schonenden Umgang mit d ieser Ressource zu legen.

SE

NSORIK UND ANALYTIK

Keramische Membran- technologie und zelluläre Filter

Membranadsorption

Advanced Oxidation Process (AOP)

Elektrochemie

Angewandte Elektrochemie

Antikorrosion

Umwelt- und Anlagenmonitoring

Prozesstomographie

VERFAHRENSENTWICKLUNG

MODULE UND ANLAGENMATERIALIEN UND

KO

MPO

NEN

TEN

KOMPAKTSYSTEME für die Aufbereitung

industriellen

1

2

-

g iefre ie Behandlung von verunreinigtem Wasser –

Mit der Kombinat ion der r icht igen Verfahrens-

Inhaltsstoffe in zentra len und dezentra len

-

1

1 Versuchsaufbau zur

photokatalytischen Oxidation.

DESINFEKTION

-

Verfahren greifen dabei auf Chemikalien zurück, die entspre-

Prozessabläufe integrierbar sind und ohne Chemikalien arbei-

-

sche Verfahren zur vollständigen Entfernung pathogener

(AOP – -

chend der Anforderungen können diese in unterschiedlichen

Vorteile

-

- Kostengünstige und beständige Materialien

-

-

- Keine Verbrauchsmittel erforderlich

ABWÄSSER

Desinfektion

Bakterien, Viren

Biologisch Organisch Anorganisch

Abbau anthropogener Spurenstoffe

Bakterien, Viren, Huminstoffe

Pharmaka, Farbstoffe, Kolloidale Verunreinigungen

Behandlung von Bergbauwässern ®

Carbonsäuren 42-, Al, Fe, Mn,

Teilentsalzung

Flockung und Entwässerung

Huminstoffe,Trübung, Färbung

Anthropogene Verunreinigungen

Kolloidale Verunreinigungen

Übersicht über Verfahren und behandelbare Stoffe

3

2

3 Pilotanlage zur Sulfat-

abtrennung.

3

2 Funktionalisierte

zelluläre Keramik für

Abwasserbehandlung.

BEHANDLUNG VON BERGBAUWÄSSERN

-

®-Verfahren kaum Alternativen. Es han-

-

-

3

Untersuchungen und für die Verfahrensoptimierung zur

Verfügung.

Vorteile

- – 70 %, Teilentsalzung

-

- Erzeugung von Pufferkapazität

-

-

- 2

ABBAU ANTHROPOGENER SPURENSTOFFE

-

-

integrative Verfahrenskombination aus Aktivkohleadsorption

-

trochemische Aufbereitungsverfahren. Vor diesem Hintergrund

2-beschichtete, zelluläre Kera-

Energieeinträge im Vergleich zu anderen AOP-Verfahren

benötigen.

Vorteile

- Vollständiger Abbau oder selektive Abtrennung organischer

Verbindungen

-

- Keine Verbrauchsmittel erforderlich

- Regenerierbare Materialien

-

4

2 Analytiksystem für Schad-

und Spurenstoffe im Wasser.

21

1

Suspension.

UMWELTSENSORIK

im Hinblick auf Energie- und Chemikalieneinsatz, ist die Erfas-

-

-

-

griert zum Einsatz kommen. Je nach Fragestellung können

dabei unterschiedliche Molekülspezies im Fokus stehen.

Vorteile

-

- Hohe Robustheit und Ausfallsicherheit

-

eingesetzten Chemikalien

-

FLOCKUNG UND ENTWÄSSERUNG

-

-

-

schaften gezielt einzustellen. Der verbleibende Wassergehalt

-

-

daher neben der messtechnisch gestützten Optimierung

-

technische Implementierung von kostengünstigen und hoch-

Vorteile

-

- Vergleichbare oder bessere Performance im Vergleich zu

herkömmlichen FHM

- -

bereich möglich

5

3

3 Membranteststand.

-

-

-

LÖSEMITTELREINIGUNG

Bei Produktionsprozessen in der chemischen und pharmazeu-

-

-

-

Preises der Edelmetalle immer interessanter. Beide Prozesse

diese Verfahren jedoch mit hohen Energiekosten verbunden

-

tiven benötigt.

Als eine Verfahrensalternative oder Ergänzung kann eine

Kühlenergie. Aufgrund ihrer Beständigkeit in organischen

-

Vorteile

- Energiesparende Alternative zur Kristallisation und

-

-

- Verzicht auf Additive

- Hohe chemische und thermische Beständigkeit der

keramischen Membranen

INDUSTRIELLE PROZESSWÄSSER

Lösemittelreinigung

- -ren, homogene

-zeninhaltsstoffe,

Partikuläre Verunrei-nigungen, (homo-

ionische Flüssig-keiten

Biologisch Organisch Anorganisch

Laugenrecycling Waschprozesse, alkalische Reinigungsbäder, Entfettung

Partikuläre Verunrei-nigungen, Carbo-nate

Behandlung radioaktiv kontaminierter Abwässer

Aliphatische und aro--

serstoffe, Alkohole, -

säuren, Ester, Amine, -

verbindungen, halo--

serstoffe, Mercap--

Aktive/passive Abscheidung

- - Pb-210, Po-210, Th,

Schwerpunkte der industriellen Abwasserbehandlung

6

21

2 Elektrochemische Gewinnung

von Selten-Erd-Verbindungen

aus Displayfolien.

1 Filtrationsmodul mit

keramischen Membranen.

WERTSTOFF-RÜCKGEWINNUNG

-

-

-

-

men bevorzugt elektrochemische Prozesse zum Einsatz, aber

-

-

Vorteile

- Umfassende technologische Kompetenz zu Membran-

und elektrochemischen Verfahren

-

- Kurzfristig verfügbare Technikumsanlagen für Verfahrens-

LAUGENRECYCLING

auch abhängig vom Reinheitsgrad des eingesetzten Mediums

selbst. Darum ist es sinnvoll, die vom Reinigungsmittel aufge-

nommenen Verunreinigungen abzutrennen, um die Reini-

-

Aufgrund der hohen chemischen und thermischen Anforde-

rungen bieten keramische Membranen hier einen Vorteil

mit keramischen Membranen auch kompaktere Anlagen reali-

sieren, da sie bei gleicher Fläche eine höhere Filterleistung als

Vorteile

- Reduktion von Frischlauge und Einsparung von Additiven

- Minimierung von Verschleppungen in nachgeschaltete

Prozessstufen

-

keramischer Membranen

-

7

43

4 Funksensorknoten für die

Anlagenüberwachung.

3 Laborversuchsstand für

C-14-Totaloxidation.

ANLAGENMONITORING

einer Anlagenkomponente bezüglich ihres Betriebsverhaltens

beschreibt der Begriff des Anlagenmonitorings. Es stellt die

-

zierung von Betriebsproblemen und deren Behebung. Die vom

-

-

Während des Anlagenbetriebes können mit Hilfe applizierter

-

-

tionsprozessen erhöht die Anlagenverfügbarkeit und

Betriebskosten bei.

Vorteile

-

z. B. Auslegung von Wärmetauschern, Pumpen, etc.

-

-

- Erhöhte Anlagenverfügbarkeit und -sicherheit durch

BEHANDLUNG RADIO-AKTIVER ABWÄSSER

In vielen Bereichen der Wirtschaft fallen radioaktiv kontami-

-

-

-

relativ einfache Weise in endlagerfähige Erdalkalicarbonate

-

stoffe geeignet, so z. B. zur Beseitigung kanzerogenere Verbin-

entsprechender Prozessführung ist es allen derzeit etablierten

Verfahren in der Reinigungsleistung überlegen. Auch bei der

zur Anreicherung von natürlich vorhandenen Radionukliden

-

-

nen.

Vorteile

- Einfache Erzeugung endlagerfähiger C-14-Carbonate

-

organischer Abfälle

-

-

elektrochemischer Verfahren

8

1 Poröse, keramische Träger-

rohre unterschiedlicher

Geometrie.

21

2 Filtrationsmodul mit

keramischen Membranen.

Verfahrensentwicklung

- Filtrationsprozesse mit keramischen Membranen (Mikro- bis

-

- Elektrochemische Verfahren für Wasserbehandlung,

-

Reindarstellung

-

- Kombinationsverfahren

Sensorik und Analytik

-

-

-

-

Feldeinsatz

KOMPETENZEN

Materialien und Komponenten

- Keramische Filtrationsmembranen in verschiedenen

Trägermaterialvarianten (Al2O3 2

-

Behandlung

-

-

-

Module und Anlagen

- Module für alle im Haus verfügbaren Membranen bis in den

- Modulare elektrochemische Versuchsanlagen für

Verfahrensoptimierung und Behandlung von Kleinchargen

-

- Ausleihbare Filtrationsanlagen mit automatisierter Befüllung,

Produktentnahme und Reinigungsfunktion

-

-

elektrochemische Wasserbehandlung

9

3 System für die

Membranprüfung.

3

Technika und Laborbereiche

-

fahrenstechnische Untersuchungen mit radioaktiv kontami-

niertem Material.

Musterfertigung

-

Applikationszentrum Membrantechnologie

Schmalkalden

-

-

-

Applikationszentrum Bioenergie Pöhl

-

verbunden sind, ist eine direkte Übertragung von Ergebnissen

Regel kaum möglich. Mit dem Applikationszentrum Bioenergie

Forschungsvorhaben und industrielle Auftragsforschungen

Technische Pilotanlage für Bergbauwässer Rainitza

®-Verfahrens zur

-

eine Behandlungskapazität von bis zu 10 m3

-

und Prozessvarianten simultan zu realisieren.

Versuchsstände Tiefe Geothermie

-

chungen zur elektrochemischen Konditionierung von Thermal-

-

-

menteller Möglichkeiten.

TECHNISCHE AUSSTATTUNG

10

KONTAKTFraunhofer-Institut für Keramische Technologien und

Systeme IKTS, Institutsteil Materialdiagnostik

Maria-Reiche-Straße 2, 01109 Dresden

www.ikts.fraunhofer.de

Dr. Jörg Opitz

Tel. +49 351 88815-516

joerg.opitz@ikts.fraunhofer.de

KURZPORTRÄT DES FRAUNHOFER IKTS

-

Keramikforschungsinstitut Europas.

-

die Kompetenzen Werkstoffdiagnose und -prüfung. Die Prüfverfahren aus den

für neue Branchen, Produktideen und Märkte jenseits der klassischen Einsatz-

-

stoffe und Verfahren, Maschinenbau und Fahrzeugtechnik, Elektronik und Mikro-

KONTAKTIndustrielösungen

Wasser- und

Abwassertechnologie

Fraunhofer-Institut für

Keramische Technologien

und Systeme IKTS

01277 Dresden

burkhardt.fassauer@

ikts.fraunhofer.de

www.ikts.fraunhofer.de