Projektleitung: Prof. Dipl.-Ing. Dr. nat. techn. W. Urban
Projektbearbeiter: Dipl.-Geol. M. Sturm
Projektlaufzeit: 2003 – 2007
Förderung: Fritz und Margot Faudi-Stiftung, Frankfurt/Main
Derartige Schüttungskörper gehören in der Trinkwasseraufbereitung, beispielsweise zur Entfernung gelöster organischer Wasserinhaltsstoffe durch Aktivkohlefiltration, bereits seit Jahren zum Stand der Technik. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde eine Methodik entwickelt, um die Strömungs- und Stofftransportprozesse innerhalb einer Aktivkohleschüttung im labortechnischen Maßstab numerisch mittels CFD zu modellieren. Im Vorfeld durchgeführte Adsorptionsversuche dienten zur Kalibrierung und Validierung der Modellierungsergebnisse. Die Methodik ist grundsätzlich auf beliebige Schüttungskörper im labortechnischen Maßstab übertragbar.
Die Methodik basiert auf röntgentomographischen Scans des Schüttungskörpers und wurde bereits erfolgreich für zweidimensionale Modellierungen angewendet. Eine prinzipielle Anwendbarkeit der Methodik für komplexere dreidimensionale Modellierungen wurde ebenso nachgewiesen, jedoch konnten hier bislang aufgrund der limitierten Hardwareleistung nur Strömungsprozesse in Teilbereichen des Schüttungskörpers untersucht werden.
Zukünftig können mit Hilfe dieser Methodik weiterführende Untersuchungen durchgeführt werden, um beispielsweise den Nachweis zu erbringen, dass im Einlaufbereich von Filtern erhöhte Stoff- und Wärmeübergangskoeffizienten auftreten. Dieses Phänomen wird in der Strömungsmechanik als „Anlaufstrecke“ bezeichnet Durch Aufteilen eines einzelnen Reaktionsraums in mehrere hintereinander geschaltete Reaktionsräume könnte der Effekt der Anlaufstrecke genutzt werden, um die Filterwirksamkeit bei gleichem Reaktionsvolumen zu steigern.