Das vielschichtige Verbundprojekt WEISS_4PN setzt gleich mit mehreren Optimierungsansätzen der Wiederverwendung und Ressourcenschonung von industriell genutztem Wasser an. Forschungsthemen sind u.a. die Vorfiltration und Entsalzung von Abwässern um diese den Kühlkreisläufen an Stelle von externem Frischwasser wieder zur Verfügung zu stellen, des Weiteren Themen wie die Erhöhung von Standzeiten von Umkehrosmosemembranen durch Verwendung von Antifouling-Beschichtungen, Etablierung von neuartigen Verfahren wie membrangestützter Kapazitiven Deionisation, selektive Verdampfer als ZLD-Lösung oder der prädiktive Einsatz von digitalen Produktionsdaten als Regelgröße für ein digitales Kühlleistungsmanagement.
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Im integrierten Stahlwerk ArcelorMittal in Eisenhüttenstadt (AMEh) führte die SMS Group gemeinsam mit der Fa. Wehrle Anfang des Jahres Versuche im Pilotmaßstab aus, um Abwässer und Absalzwässer u.a. per Ultrafiltration und Umkehrosmoseanlagen aufzubereiten. Die vielversprechenden Versuche sollen im Rahmen einer Masterarbeit ausgewertet und die Wirtschaftlichkeit der Alternativen zur Senkung des Frischwasserbedarfs untersucht werden.
Die Universität Duisburg-Essen arbeitet an der Entwicklung von Materialien und Methoden zur Beschichtung von Umkehrosmosemembranen in Modulen. Die dabei erzeugten Hydrogelschichten dienen zur Verbesserung der Antifoulingeigenschaften der Membranen und tragen zur Erhöhung der Lebensdauer der Umkehrosmose- bei.
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Ein intelligentes Kühlleistungsmanagement bietet die Möglichkeit, die Leistung von Kühlkreislaufsystemen optimal zu nutzen. Hierzu baut aixprocess einen digitalen Zwilling des Produktionsprozesses und der Kühlkreislaufsysteme auf. Als Startpunkt werden gegenwärtig Realdaten eines Stahlwerks den typischen Schritten der Aufbereitung, Bereinigung, Analyse und Korrelationsauswertung unterzogen. Mit ca. 450 Signalkanälen über einen Zeitraum von 1,5 Monaten dient der Datensatz zur Untersuchung der Digital Readiness und der Machbarkeit des Digital Twin. Hier werden erste Korrelationen zwischen Prozessgrößen aus Produktion und Wasseraufbereitung auf den zeitlichen Verlauf des Kühlwasserbedarfs identifiziert. Sind diese Korrelationen statistisch belastbar, wird im nächsten Schritt ein Prädiktionsmodell hinzugefügt, dessen Gültigkeit mit weiteren Realdaten verifiziert wird.
Die TU Berlin testet im Technikum die Aufbereitung von Konzentraten mittels eines neuartigen Niedertemperatur-Vakuumverdampfers, der für die Kristallisation von Salzen ausgelegt ist. Ein Ziel der Behandlung stark aufkonzentrierter Abwässer ist die fraktionierte Fällung von Salzen aus einer wässrigen Lösung, dass mit Modellabwässern schon erfolgreich durchgeführt wurde. Damit können nicht nur die zu entsorgenden Volumina deutlich reduziert werden, sondern es wird auch die industrielle Wiederverwendung von Salzen z.B. für die Verwendung in Ionentauscher ermöglicht. Für den effizienten Einsatz des Verfahrens ist eine Vorbehandlung der Konzentrate mit Membrananlagen technisch sinnvoll, um die Organik abzutrennen und den Energieverbrauch für die Eindampfung zu minimieren.
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Das VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH (BFI) fokussiert sich im Wesentlichen auf die Erprobung einer neuartigen membran-unterstützten, kapazitiven Deionisation (MCDI) zur Abwasserentsalzung sowie der Ermittlung von Störstoffen und deren Entfernung in Labor- und Vor-Ort-Versuchen (Partner AMEh). Ein weiterer Schwerpunkt ist die Weiterentwicklung der Stoffstromsimulation der TUB für einen Kühlkreislauf aus dem Vorgängerprojekt „WEISS“, zum Prognosetool für die Vorhersage von klimatisch bedingten Wasserengpässen unter Einbeziehung von Klima-, Oberflächengewässer- und Betriebsdaten für die gesamte Wasserwirtschaft des Partners AMEh für den Standort Eisenhüttenstadt mittels SIMBA#. Ein weiterer Fokus liegt auf der Erzeugung von Monokonzentraten aus den anfallenden Mischkonzentraten der Entsalzung für eine potenzielle weitere Verwertung.
Weitere Einblicke finden Sie unter SMS group GmbH: WEISS_4PN (sms-group.com)
Unser Dank gilt dem BMBF als Fördermittelgeber, dem Projektträger PTKA, der DECHEMA für die Unterstützung des Projektes und nicht zuletzt allen Verbundpartnern für ihren engagierten Einsatz.
Im Rahmen dieses Projektes bieten sich auch Möglichkeit für Masterand:innen, sowohl im Bereich der Auswertung der Pilotierung in Eisenhüttenstadt als auch im Bereich der Digitalisierung der Verfahrenstechnik.
Wir freuen uns auf Sie!
Bildunterschrifen:
Abbildung 1: Digitales Kühlleistungsmanagement (Quelle: Aixprocess+SMS)
Abbildung 2: Pilotierung in Eisenhüttenstadt (Quelle: SMS)
Abbildung 3: Wasserproben Pilotanlage (Quelle: SMS)
