In diesem Projekt untersuchen wir anhand eines selbst gebauten Teststands zur thermischen Wasseraufbereitung die Befeuchtung von Luft in einer Blasensäule. Unser Ziel ist das bessere Verständnis über den Befeuchtungsvorgang und die Prozesse, die dabei ablaufen, sowie die Charakterisierung der Einflussfaktoren auf diese Befeuchtung. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen zukünftig dazu beitragen, effizientere Wasseraufbereitungsanlagen insbesondere für ärmere ländliche Regionen konzipieren und realisieren zu können. 

Projektziel

Die weltweit zunehmende Wasserknappheit führt zu einem steigenden Bedarf an alternativen Wasseraufbereitungsanlagen. Großindustrielle Meerwasserentsalzungsprozesse wie die Umkehrosmose oder die mehrstufige Entspannungsverdampfung sind technologisch aufwendig und können nur im großen Maßstab ökonomisch betrieben werden. Deswegen sind sie insbesondere in ärmeren Gegenden nicht geeignet. Mit dem Befeuchtungs-Entfeuchtungs-Prozess (kurz: HDH) ist es hingegen möglich, mittels erneuerbarer Energien (Solarthermie, Photovoltaik) salzhaltiges oder verschmutztes Wasser mit geringem technologischem Aufwand dezentral zu Trinkwasser aufzubereiten. Ein weiterer Vorteil des HDH-Systems ist die vielseitige Anwendbarkeit des Prozesses. So ist es mit diesem Prozess nicht nur möglich, Meerwasser zu entsalzen, sondern auch Schmutzwasser aufzubereiten oder auch Öl-Wasser Emulsionen so weit voneinander zu trennen, dass das Öl als Recyclingöl wiederverwendet werden kann. Der HDH-Prozess basiert auf dem natürlichen Wasserkreislauf der Erde, bei dem sich Luft in Kontakt mit warmem Wasser erwärmt und befeuchtet und anschließend abgekühlt wird, wobei sich Wolken bilden und es zu regnen beginnt. Es existieren unterschiedliche Systeme zur Befeuchtung von Luft, aktuell wird dazu häufig der Blasensäulenbefeuchter empfohlen. In einem solchen durchströmt Luft in fein dispergierten Blasen eine Wassersäule und befeuchtet sich aufgrund des Direktkontakts mit dem Wasser. Zur Effizienzsteigerung des Prozesses fehlt allerdings ein grundlegendes Verständnis über den Befeuchtungsvorgang der Luft. Deswegen wird anhand eines Teststands die Befeuchtung von Luft in einem Blasensäulenbefeuchter untersucht.

Dazu werden zunächst am errichteten Versuchsaufbau, dessen Konzeption und Auslegung an sich bereits wissenschaftlichen Stellenwert besitzt, Messungen am Medium Salzwasser durchgeführt. In diesen Messungen soll die Befeuchtung von Luft in Abhängigkeit von der Wassertemperatur, der Blasengröße, des Füllstands im Befeuchter sowie der Luftgeschwindigkeit untersucht werden. Insbesondere die optische Untersuchung der Blasengröße als Einflussfaktor auf die Befeuchtung besitzt dabei einen hohen Innovationscharakter. Anschließend an diese Messungen soll die Aufkonzentrierung von Wasser-Öl Emulsionen untersucht werden. Die Einflussfaktoren auf die Befeuchtung der Luft sollen dabei wiederum quantifiziert werden. Aus den experimentellen Daten sollen anschließend unter Berücksichtigung physikalischer Gesetzmäßigkeiten semi-empirische Korrelationen abgeleitet werden, die die Befeuchtung der Luft in Abhängigkeit der erwähnten Parameter beschreiben. Diese Korrelationen dienen zukünftig idealerweise als Grundlage zum Aufbau effizienterer Blasensäulenbefeuchter und tragen deswegen einen Teil zur Verbesserung des HDH-Prozesses bei.

Förderprogramm

Das Projekt mit der Nummer P31103 wird von FWF Der Wissenschaftsfond gefördert.

FWF Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung

Publikationen

M. Preißinger, Bubble Columns in Humidification Dehumidification Technology: From a Demonstration Unit to Fundamental Research in Optical Accessible Laboratory Bubble Columns, in: R. Riehl, M. Preißinger, I.W. Eames, M. Tierney (Eds.), HEAT POWERED CYCLES 2018 Conference Proceedings, Bayreuth, 2018: pp. 44–50.

M. Preißinger, Bilge water treatment and desalination based on HDH technology: an experimental investigation of a demonstration plant, Desalination and Water Treatment, Volume 127, 22. Mai 2018, doi: 10.5004/dwt.2018.22532, http://www.deswater.com/vol.php?vol=127&oth=127%7C0%7CSeptember%20%20%7C2018

Kontaktpersonen Forschungszentrum Energie

Prof. (FH) Dr.-Ing. Markus Preißinger
illwerke vkw Stiftungsprofessor für Energieeffizienz, Leiter Forschungszentrum Energie

+43 5572 792 3801
markus.preissinger@fhv.at

E1 03

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DI Helena Gössler
Assistenz

+43 5572 792 3800
helena.goessler@fhv.at

E1 02

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