In der vorliegenden Arbeit wird eine Einordnung der UV-unterstützten Nassoxidationsverfahren in die Abwasserbehandlung vorgenommen. Es wird dargelegt wo ein Einsatz solcher Verfahren sinnvoll ist und die Basis zur Auslegung der Einsatzparameter vorgestellt. Ziel der Arbeit ist es eine Entscheidungshilfe für die Auswahl von Abwasserbehandlungsverfahren darzulegen, sowie die wissenschaftlichen Grundlagen dafür zusammenzustellen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Stand der Technik
3. Grundlagen
3.1 Einordnung der UV-unterstützten Nassoxidationsverfahren
3.2 Erzeugung von Hydroxylradikalen
3.3 UV-Strahlung
3.4 Strahlungsquellen
3.5 UV-Reaktoren
4. Einsatzmöglichkeiten
4.1 Einsatzgebiete
4.2 Anwendungsbeispiele
5. Fazit
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit zielt darauf ab, UV-unterstützte Nassoxidationsverfahren im Kontext der Abwasserbehandlung einzuordnen, deren wissenschaftliche Grundlagen darzulegen und Entscheidungshilfen für die Auswahl geeigneter Verfahren sowie deren Auslegungsparameter bereitzustellen.
- Grundlagen der UV-Oxidation und Radikalbildung
- Vergleich und Einordnung verschiedener Oxidationsverfahren
- Technologische Anforderungen an UV-Strahler und Reaktoren
- Anwendungsfelder in Industrie, Trinkwasser- und Schwimmbadaufbereitung
- Wirtschaftliche und verfahrenstechnische Auslegungskriterien
Auszug aus dem Buch
3.1 Einordnung der UV-unterstützten Nassoxidationsverfahren
Neben den UV-unterstützten Nassoxidationsverfahren existieren noch weitere AOP-Verfahren, welche sich nach der Aktivierungsmaßnahme und den jeweils verwendeten Oxidationsmitteln unterscheiden. Als Oxidationsmittel werden in der Praxis Wasserstoffperoxid und Ozon verwendet. Das stärkere Oxidationsmittel ist Ozon, welches unter Normbedingungen gasförmig und instabil ist. Aus diesem Grund ist es nicht lagerfähig und muss vor dem Eintrag in das zu behandelnde Wasser aus staubfreier, trockener Luft oder aus technischem Sauerstoff hergestellt werden. Bei bestimmten pH-Werten kann Ozon auch ohne Aktivierung Radikale bilden.
Wasserstoffperoxid kann im Gegensatz zu Ozon langfristig gelagert werden. Jedoch muss hier mit einem Aktivitätsverlust von 1% bis 2% pro Jahr gerechnet werden. Hohe Temperaturen und Verunreinigungen erhöhen den Aktivitätsverlust, da sie zu einer spontanen, exothermen Zersetzung des Wasserstoffperoxids führen. Die gängigen Lösungen, die zur Abwasserbehandlung eingesetzt werden, sind 35, 50 und 70 %ig. Daher ist beim Umgang mit Wasserstoffperoxid auf einschlägige Vorschriften sowie auf den Arbeitsschutz zu achten. Ohne Aktivierung ist bei Wasserstoffperoxid keine Radikalbildung zu erreichen. Als Aktivatoren können außer der UV-Bestrahlung auch noch Katalysatoren, wie z.B. Silber, Braunstein, I-, OH-, Fe3+, Cu2+ dienen.
In der Natur wird das Enzym Katalase, welches Fe3+-haltig ist, als Katalysator für die Zersetzung von Wasserstoffperoxid genutzt.
Bei dem Einsatz des Oxidationsmittels Ozon können neben der UV-Strahlung auch Festbettkatalysatoren (z.B. Aktivkohle) oder eine Kombination aus Wasserstoffperoxid und Ozon zur Radikalbildung genutzt werden.
Abbildung 2 zeigt, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, eine Übersicht von Oxidationsverfahren in der (Ab)-Wasserbehandlung. Dabei sind die aktivierten Nassoxidationsverfahren grau hinterlegt.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die Vorteile von Nassoxidationsverfahren für die Abwasserreinigung und definiert das Ziel der Arbeit, eine Entscheidungshilfe für die Verfahrensauswahl bereitzustellen.
2. Stand der Technik: Erläutert die historische Entwicklung oxidativer Verfahren in der Wasseraufbereitung und die Notwendigkeit von AOP-Verfahren zur Elimination von Spurenstoffen.
3. Grundlagen: Vermittelt die theoretischen Basisdaten zu Oxidationsmitteln, Radikalbildung, UV-Technologien, Strahlungsquellen und Reaktortypen.
4. Einsatzmöglichkeiten: Analysiert die vielfältigen Anwendungsgebiete und illustriert die Leistungsfähigkeit der Verfahren anhand konkreter Fallbeispiele aus der Industrie und Wasserwirtschaft.
5. Fazit: Fasst die Eignung und Vorteile der Verfahren zusammen, benennt kritische Punkte wie Energieaufwand und gibt Empfehlungen für die Auslegung von Anlagen.
Schlüsselwörter
Nassoxidation, UV-Strahlung, AOP-Verfahren, Hydroxylradikale, Abwasserbehandlung, Trinkwasseraufbereitung, Wasserstoffperoxid, Ozon, Schadstoffelimination, Transformationsprodukte, Photoreaktor, Quecksilberdampfstrahler, TOC-Abbau, Spurenstoffe, Umweltschutz.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt den Einsatz von UV-unterstützten Nassoxidationsverfahren zur weitergehenden Abwasserreinigung und die Beseitigung schwer abbaubarer organischer Belastungen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zu den Schwerpunkten zählen die chemischen Grundlagen der Radikalbildung, die Anlagentechnik (Strahler und Reaktoren) sowie die praktische Anwendung in verschiedenen industriellen und kommunalen Bereichen.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Erstellung einer Entscheidungshilfe für die Auswahl von Abwasserbehandlungsverfahren und die Zusammenstellung wissenschaftlicher Grundlagen für deren Auslegung.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse und dem Vergleich technischer Parameter verschiedener Oxidationsverfahren sowie der Auswertung von Fallbeispielen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil erstreckt sich von den theoretischen Grundlagen der Hydroxylradikal-Erzeugung und UV-Bestrahlung über die verschiedenen Reaktorbauarten bis hin zu konkreten Einsatzmöglichkeiten und Praxisbeispielen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie AOP-Verfahren, UV-Oxidation, Schadstoffabbau und Abwasserreinigung charakterisiert.
Warum ist die Wahl des Oxidationsmittels bei AOP-Verfahren so entscheidend?
Die Wahl des Oxidationsmittels (z.B. Ozon oder Wasserstoffperoxid) bestimmt die Reaktionsfähigkeit, die Lagerfähigkeit und die spezifischen Anforderungen an die Sicherheitsvorkehrungen und Aktivierungsmaßnahmen im Prozess.
Welche Rolle spielen Transformationsprodukte beim Abbau organischer Stoffe?
Transformationsprodukte sind Abbauzwischenprodukte, deren toxische Auswirkungen auf Mensch und Umwelt oft noch weitgehend unerforscht sind, was eine kritische Beobachtung der oxidativen Verfahren notwendig macht.
Worin liegen die Unterschiede zwischen Nieder- und Mitteldruckstrahlern?
Die Strahler unterscheiden sich primär durch ihr Emissionsspektrum, ihre Leistungsdichte, ihre Betriebsparameter wie Temperatur und Druck sowie ihre spezifische Eignung für bestimmte Anwendungsfälle.
Wie lassen sich Energiekosten bei diesen Verfahren minimieren?
Die Kombination von AOP-Verfahren mit klassischen Vorreinigungsstufen und die vorherige Entfernung von Störstoffen wie Eisen oder Mangan können den Energiebedarf und Oxidationsmittelverbrauch signifikant senken.
- Arbeit zitieren
- Michael Meyer (Autor:in), 2014, UV-unterstützte Nassoxidation zur weitergehenden Abwasserbehandlung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/273852
