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Fast Facts
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Logo PIRAT-System © Technische Universität Kaiserslautern
Wassermanagement
Regionaler Schwerpunkt
China
Laufzeit
01.09.2018 - 31.08.2021
Fördervolumen
3.039.538 €
Förderkennzeichen
02WCL1469A-J
Kontakt

Koordinator: Technische Universität Kaiserslautern

Ansprechpartnerin: Prof. Dr.-Ing. Heidrun Steinmetz

Adresse: Paul-Ehrlich-Str. 14, 67663 Kaiserslautern

Tel.: +49 (0)631 205-2944

E-Mail: heidrun.steinmetz@bauing.uni-kl.de

https://www.bauing.uni-kl.de/rewa

 

Projektpartner

  • Hochschule Magdeburg-Stendal (FH)
  • Dresdner Grundwasserforschungszentrum e.V.
  • Hochschule Emden/Leer
  • Universität Hohenheim
  • BHU Umwelttechnik GmbH, Leonberg
  • LUG Engineering GmbH, Cottbus
  • SF - Soepenberg GmbH, Hünxe
  • Thorsis Technologies GmbH, Magdeburg
  • Umtec Silo- und Schüttgutengineering GmbH, Halle

 

Projektpartner in China

  • Tongji University, Shanghai (China)
  • Shanghai Jinshan Sea Drainage Engineering Co., Ltd., Shanghai (China)
  • China Agricultural University, Beijing (China)
  • China Energy Conservation and Environmental Protection Group, Beijing (China)
  • China Everbright Water Limited, Hong Kong
  • Shanghai Environmental Protection Bureau, Shanghai (China)
PIRAT-Systems

Energie- und ressourcen-effiziente Abwasserbehandlungsverfahren für China

Der Abwassersektor ist in vielen Regionen der Welt sehr energie- und ressourcenintensiv. Durch den Einsatz innovativer Verfahrenstechnologie kann der Energieeinsatz für die Abwasserbehandlung reduziert und die Reinigungsleistung des Abwassers verbessert werden. Zudem ermöglichen neue Ansätze die Nutzung von Nebenprodukten als Sekundärrohstoffe, wie die Verwendung organischer Reststoffe aus Klärschlamm für die Biogasproduktion. Das deutsch-chinesische Forschungsverbundprojekt PIRAT-Systems entwickelt Konzepte für eine energieeffiziente Abwasserbehandlung sowie zur Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser.

Ressourceneffiziente Abwasserbehandlung

China treibt den Ausbau von Kläranlagen voran, um zukünftig das Abwasser eines Großteils der Bevölkerung zu behandeln. Zudem müssen viele bestehende chinesische Kläranlagen zeitnah erweitert und umgerüstet werden, um strenger werdende Grenzwerte für den zulässigen Gehalt an Stickstoff, Ammoniumstickstoff sowie Phosphor im Abwasser einzuhalten. Neben der Elimination der Nährstoffe gewinnen dabei die Steigerung der Energieeffizienz der Klärungsverfahren sowie die Rückgewinnung von Phosphor an Bedeutung.

Das Forschungsvorhaben „Energetische Prozess-optimierung und Implementierung von ressourcen-effizienten Abwassertechnologien auf kommunalen Kläranlagen“ (PIRAT-Systems) entwickelt innovative Abwasserbehandlungsverfahren in China. Einen Projektschwerpunkt bilden kombinierte Verfahren zur Phosphor-Elimination und -Rückgewinnung. Mit dem Ziel, in Europa und Nordamerika erforschte Verfahren auf die Gegebenheiten in China anzupassen, sind im Projekt systematische Untersuchungen zur Phosphor-Rückgewinnung mittels der Verfahren Fällung und Kristallisation geplant.

Energieeffizienz bei hohen Reinigungsanforderungen

Der Bau und Ausbau von Kläranlagen und die damit einhergehende Verbesserung der Gewässersituation bedingen einen steigenden Energiebedarf des chinesischen Abwassersektors. Die Energieeffizienz chinesischer Kläranlagen soll dabei u.a. durch eine Umstellung auf anaerobe Klärschlammbehandlung sowie eine Nutzung von Kosubstraten erreicht werden. Dies kann zudem die anfallenden Klärschlamm-mengen deutlich reduzieren.

Faultürme einer chinesischen kommunalen Kläranlage. © Technische Universität Kaiserslautern
Faultürme einer chinesischen kommunalen Kläranlage. © Technische Universität Kaiserslautern

Um das Ziel eines energieneutralen Betriebes bei gleichzeitig steigenden Anforderungen an die Stickstoffelimination zu erreichen, kann zudem der Stromverbrauch von Aggregaten verringert werden. Zudem müssen neue, energieeffiziente Technologien und Strategien zur Stickstoffelimination entwickelt und implementiert werden. Zur Optimierung des Betriebes einzelner Verfahrensstufen und zur Abstimmung der gesamten Prozesskette werden Mess-, Steuerungs- und Regelungsstrategien entwickelt.

Erprobung von Verfahrenstechniken in China

Aufgrund der unterschiedlichen Rahmenbedingungen in Deutschland und China wie z.B. hinsichtlich Abwasserzusammensetzung, Reinigungsanforderung-en und eingesetzter Verfahrenstechnik, lassen sich Entwicklungen und Erfahrungen aus Deutschland nicht ohne weiteres auf China übertragen. PIRAT-Systems verfolgt daher den Ansatz, mit einem interdisziplinären Team aus deutschen und chinesischen Akteuren ausgewählte Technologien angepasst für den chinesischen Markt zu entwickeln. In intensiver Zusammenarbeit wird das deutsch-chinesische Team für zwei Kläranlagen in China mit Hilfe von Simulationsmodellen Konzepte entwickeln und Verfahrenstechniken erproben, um die Energieeffizienz der Anlagen zu steigern, die Ablaufqualität hinsichtlich der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor zu verbessern und Phosphor zurückzugewinnen. Um die Übertragbarkeit auf andere Kläranlagen zu gewährleisten, werden auf die chinesischen Verhältnisse zugeschnittene Bemessungsansätze und Planungswerkzeuge entwickelt.

Ferner zielt das Vorhaben darauf ab, Kläranlagen stärker mit anderen Infrastrukturen zu verzahnen. Dazu werden die Qualität, das Handling und die Vermarktung der Recyclingprodukte ebenso betrachtet wie die Aufbereitung von Biogas zur Einspeisung ins Erdgasnetz. Dabei spielt auch die Unterstützung und Akzeptanz der Bevölkerung eine Rolle.

Insgesamt wird PIRAT-Systems einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Umweltsituation in den Bereichen Gewässerschutz, Klimaschutz und nachhaltiger Ressourcenbewirtschaftung leisten.

Biofiltrationsanlage einer chinesischen kommunalen Kläranlage. © BHU Umwelttechnik GmbH
Biofiltrationsanlage einer chinesischen kommunalen Kläranlage. © BHU Umwelttechnik GmbH

 

Forschungsprojekt: Abwasseraufbereitung in China soll ressourcen- und energieeffizienter werden

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Die Kaiserslauterer Professorin Heidrun Steinmetz koordiniert das Projekt. © Koziel/TUK
Wie Abwasser in China ressourceneffizienter aufbereitet werden kann, ist Thema eines neuen deutsch-chinesischen Forschungsvorhabens. Dabei geht es unter anderem darum, wie Phosphor aus Abwasser gewonnen werden kann und um neue Verfahren, die das Wasser energieschonender reinigen. Koordiniert wird das Projekt „PIRAT-Systems“ von Professorin Dr. Heidrun Steinmetz. Sie leitet an der TU Kaiserslautern (TUK) das Fachgebiet Ressourceneffiziente Abwasserbehandlung. Das Team um Steinmetz wird mit Projektpartnern in Deutschland erprobte Techniken für den chinesischen Markt anpassen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Vorhaben für drei Jahre mit drei Millionen Euro.