WEISS_4PN - Integrative Anwendung von Innovationen und digitales Kühlleistungsmanagement zur Reduzierung des Wasserbedarfs in der Stahlproduktion – Teilprojekt 2: Prognose von Betriebsszenarien der Kühlkreisläufe aufgrund klimabedingter Engpässe sowie Ermittlung der Störeinflüsse bei Anwendung der Kapazitiven Deionisation (MCDI)

Ausgangssituation:

Der fortschreitende Klimawandel und damit verbundene extreme Wetterereignisse erhöhen zunehmend den Wasserstress, was zu einer begrenzten oder unzureichende Wasserverfügbarkeit führt. Dies hat negative Auswirkungen auf Produktionsprozesse der Stahlindustrie, z.B. verstärkte Korrosion in Rohrleitungssystemen aufgrund starker Anstiege an gelösten Salzen (u.a. Chlorid). Die Eisen- und Stahlindustrie ist signifikant von der Wasserverfügbarkeit abhängig. Es gibt keine oder nur sehr eingeschränkte Wiederverwendung von Abwässern aufgrund stark schwankender Gehalte an Salzen, Härtebildnern und organischen Stoffen. Mangelnde Informationen über Durchflussraten, Zusammensetzungen und komplexe Wassersysteme behindern ein effektives Wassermanagement. Verfügbare Rückgewinnungstechnologien müssen zunächst an komplexe Wassermatrizen in der Eisen- und Stahlindustrie angepasst werden.

Projektziele:

  • Entwicklung geeigneter Verfahren zur Erschließung von Abwässern als alternative Wasserquellen zur Sicherstellung der Wasserversorgung
  • Digitale Abbildung und Simulation der Gesamtwasserwirtschaft eines integrierten Hüttenwerks in SIMBA#-Software-System
  • Entwicklung eines Prognosemodells für kritische Niedrigwasserstände in Flüssen als Brauchwasserquelle der industriellen Wasserversorgung

Innovative Ansätze:

  • Berücksichtigung von Wasserströmen aus Abwasserbehandlungsanlagen als alternative Kühl- und Brauchwasserquelle nach der Entsalzung durch MCDI (Membranbasierte kapazitive Deionisation)
  • Erzeugung eines Sulfat-haltigen Monokonzentrats und eines Chlorid-haltigen Permeats aus MCDI-Mischkonzentraten mittels selektiver Nanofiltration für anschließende Verwertung, z.B. elektrolytische Biozid-Erzeugung
  • Nutzung der Potenziale der Digitalisierung und Simulation zur Verknüpfung der Produktion mit den Prozessen der Wasserversorgung

Nutzen für die Industrie:

  • Recycling von Abwässern als alternative Wasserquelle durch innovative Behandlungstechnologien
  • Reduzierung der Abhängigkeit von der externen Frischwasserversorgung
  • Reduzierung der Einleitung von Abwässern in öffentliche Systeme und Einhaltung gesetzlicher Vorgaben
  • Möglichkeit der Verwertung von Mono-Konzentraten
  • Reduzierung von Korrosions- und Ablagerungseffekten in Rohrleitungen- und Anlagensystemen
  • Erhöhung der Planungssicherheit durch die Verfügbarkeit digitaler Prognosetools zur Vorhersage aufkommender Engpässe in der Wasserversorgung und Abwasserbehandlung

Über das Projekt:

Projektlaufzeit: 04/2021 – 10/2024
Projektträger: Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Weiterführende Links:

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