Forschungsprojekte
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Optimierung des Impulsverfahrens für die Anwendung in der Trinkwasseraufbereitung (OxIDANT)
Kurzbeschreibung (Deutsch)
Ziel des Forschungsprojekts ist die Weiterentwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Oxidation organischer Wasserinhaltsstoffe in der Trinkwasseraufbereitung unter Anwendung des Hochspannungsimpulsverfahrens .
Das Impulsverfahren basiert auf der Bildung eines kalten Plasmas (ionisiertes Gas bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck) durch den Eintrag extrem kurzer Hochspannungsimpulse in ein Wasser-Luft-Gemisch. Bei diesem Prozess kommt es zur Bildung hochreaktiver Radikale sowie Ozon. Diese werden am Ort der Generierung in das zu behandelnde Rohwasser eingetragen, wo sie unerwünschte organische Wasserinhaltsstoffe angreifen und abbauen.
Die wissenschaftlichen Grundlagen zum Impulsverfahren wurden im Rahmen des ZIM-Kooperationsprojekts „Innovative Hochspannungsimpulstechnik und deren Anwendung zur Eliminierung anthropogener Spurenstoffe im Trink- und Abwasser“ (FKZ KF2088005MKL0) bereits erarbeitet. Weiterer Forschungsbedarf besteht hinsichtlich der Untersuchung des Abbauverhaltens von Wasserinhaltsstoffen, die in der Trinkwasseraufbereitung von besonderer Relevanz sind (wie z.B. Huminstoffe bei der Aufbereitung von Oberflächenwasser). Weiterhin wird geprüft, ob das Impulsverfahren im Bezug auf Anwendbarkeit und Wirtschaftlichkeit eine sinnvolle Ergänzung oder Alternative zu konventionellen Verfahren darstellt.
Anhand des Forschungsbedarfs definieren sich die Arbeitsziele damit wie folgt:
1) Es wird bewertet, inwieweit die Anwendung des Impulsverfahrens zur Verbesserung der Trinkwasserqualität beitragen kann.
2) Es wird ein Konzept für eine verfahrenstechnisch optimierte großtechnische Umsetzung des Impulsverfahrens erarbeitet.
3) Es erfolgt eine Bewertung des Impulsverfahrens im Vergleich zu konventionellen Aufbereitungstechnologien unter Berücksichtigung wissenschaftlicher, anlagentechnischer und betriebswirtschaftlicher Kriterien.
Um die anvisierten Ziele zu erreichen, sind folgende Untersuchungen vorgesehen:
1) Konzeption und Aufbau einer Pilotanlage für den Einsatz in einer Trinkwasseraufbereitung,
2) Durchführung und Auswertung von Versuchsreihen an der Pilotanlage,
3) Optimierung der Pilotanlage hinsichtlich elektrotechnischer und hydraulischer Auslegung und
4) vergleichende Bewertung des Impulsverfahrens.
Das Impulsverfahren basiert auf der Bildung eines kalten Plasmas (ionisiertes Gas bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck) durch den Eintrag extrem kurzer Hochspannungsimpulse in ein Wasser-Luft-Gemisch. Bei diesem Prozess kommt es zur Bildung hochreaktiver Radikale sowie Ozon. Diese werden am Ort der Generierung in das zu behandelnde Rohwasser eingetragen, wo sie unerwünschte organische Wasserinhaltsstoffe angreifen und abbauen.
Die wissenschaftlichen Grundlagen zum Impulsverfahren wurden im Rahmen des ZIM-Kooperationsprojekts „Innovative Hochspannungsimpulstechnik und deren Anwendung zur Eliminierung anthropogener Spurenstoffe im Trink- und Abwasser“ (FKZ KF2088005MKL0) bereits erarbeitet. Weiterer Forschungsbedarf besteht hinsichtlich der Untersuchung des Abbauverhaltens von Wasserinhaltsstoffen, die in der Trinkwasseraufbereitung von besonderer Relevanz sind (wie z.B. Huminstoffe bei der Aufbereitung von Oberflächenwasser). Weiterhin wird geprüft, ob das Impulsverfahren im Bezug auf Anwendbarkeit und Wirtschaftlichkeit eine sinnvolle Ergänzung oder Alternative zu konventionellen Verfahren darstellt.
Anhand des Forschungsbedarfs definieren sich die Arbeitsziele damit wie folgt:
1) Es wird bewertet, inwieweit die Anwendung des Impulsverfahrens zur Verbesserung der Trinkwasserqualität beitragen kann.
2) Es wird ein Konzept für eine verfahrenstechnisch optimierte großtechnische Umsetzung des Impulsverfahrens erarbeitet.
3) Es erfolgt eine Bewertung des Impulsverfahrens im Vergleich zu konventionellen Aufbereitungstechnologien unter Berücksichtigung wissenschaftlicher, anlagentechnischer und betriebswirtschaftlicher Kriterien.
Um die anvisierten Ziele zu erreichen, sind folgende Untersuchungen vorgesehen:
1) Konzeption und Aufbau einer Pilotanlage für den Einsatz in einer Trinkwasseraufbereitung,
2) Durchführung und Auswertung von Versuchsreihen an der Pilotanlage,
3) Optimierung der Pilotanlage hinsichtlich elektrotechnischer und hydraulischer Auslegung und
4) vergleichende Bewertung des Impulsverfahrens.
Zeitraum
01.03.2016 - 31.05.2019
Art der Finanzierung
Drittmittel
Projektleiter
- Herr Prof. Dr. André Lerch
Weitere Leiter (außerhalb des Lehrstuhls)
Frau Christel Pfefferkorn, PICON GmbH
Projektmitarbeiter
- Frau Dipl.-Ing. Astrid Weigert
- Herr Dipl.-Ing. Gerold Bönisch
Finanzierungseinrichtungen
- EFRE Europäischer Fonds für regionale Entwicklung
Kooperationspartnerschaft
regional
Externe Kooperationspartner
- PICON, GmbH (Deutschland)
- Wasserversorgung Weißeritzgruppe, GmbH (Deutschland)
Website zum Projekt
Relevant für den Umweltschutz
Ja
Relevant für Multimedia
Nein
Relevant für den Technologietransfer
Ja
Schlagwörter
Hochspannungsimpulsverfahren, Impulsverfahren, kaltes Plasma, Ozon, Wasseraufbereitung, Trinkwasser
Berichtsjahr
2016