Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Beim Einsatz feinblasiger Membranbel\u00fcftungselemente kann es aus verschiedenen Gr\u00fcnden zu einem Verlust an Leistungsf\u00e4higkeit des Bel\u00fcftungssystems kommen. Dieser Leistungsverlust entsteht durch Ver\u00e4nderungen an den Bel\u00fcftungselementen f\u00fcr die der Begriff der Belagsbildung auf Bel\u00fcftungsmembranen gepr\u00e4gt wurde. Dabei steigt praktisch immer der Druckverlust der Bel\u00fcftungselemente an, oft nimmt gleichzeitig die Sauerstoffausnutzung ab. Insgesamt steigt der Energiebedarf der Drucklufterzeuger daher deutlich an. F\u00fcr die Reinigung oder den Austausch der Bel\u00fcftungselemente oder -membranen entstehen naturgem\u00e4\u00df weitere Kosten. Die Ursachen und Zusammenh\u00e4nge der Belagsbildung wurden dennoch bisher nur unzureichend Untersucht. Im Rahmen des Projekts sollte festgestellt werden, ob bestimmte Betriebsbedingungen urs\u00e4chlich f\u00fcr die Belagsbildung sind. Weiterhin sollten Gegenma\u00dfnahmen, Reinigungsverfahren sowie der Einsatz von Silikon als alternatives Membranmaterial, auf Wirksamkeit und Nachhaltigkeit \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm ersten Teil der Untersuchungen wurden je 18 Bel\u00fcftungselemente an Versuchsst\u00e4nden unter praxisnahen Bedingungen in den Belebungsbecken von drei kommunalen Abwasserreinigungsanlagen betrieben und fortlaufend beobachtet. Im zweiten Teil der Untersuchungen wurden die aus den Versuchsst\u00e4nden entnommenen Bel\u00fcftungselemente hinsichtlich ihrer abwassertechnischen Gebrauchstauglichkeit untersucht. Dabei wurde die Ver\u00e4nderung der Sauerstoffausnutzung und des Druckverlustes gegen\u00fcber dem Neuzustand gemessen und daraus die Zunahme des Energiebedarfs der Bel\u00fcftung berechnet. Weiterhin wurden verschiedene Reinigungsverfahren zur Behandlung der Bel\u00fcftungselemente angewandt und ihr Reinigungserfolg bewertet. Dabei wurde auch die Dauerhaftigkeit der Reinigungswirkung in die Bewertung mit einbezogen. Im dritten Teil der Untersuchungen wurden an den Bel\u00fcftungsmembranen auftretenden Ver\u00e4nderungen im Detail durch Mikroskopien, Materialanalysen und f\u00fcr die Untersuchung von Bel\u00fcftungselementen neue entwickelte Untersuchungsmethoden untersucht.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Ver\u00e4nderungen an den Bel\u00fcftungselementen konnten durch die Bearbeitung des Forschungsprojektes in die Kategorien
\n\tBildung eines Biofilms auf der Bel\u00fcftungsmembran,
\n\tVer\u00e4nderung des Membranwerkstoffs und
\n\tEntstehung von Ablagerungen in den Bel\u00fcftungsschlitzen
\neingeteilt werden.
\nAuf Bel\u00fcftungsmembranen bildet sich wie auf allen Oberfl\u00e4chen die sich im Belebtschlamm als N\u00e4hr- und Impfmedium befinden ein Biofilm. Dieser Biofilm ist zumeist unproblematisch, da er im allgemeinen nicht wie fr\u00fcher angenommen in die Bel\u00fcftungsschlitze hineinw\u00e4chst. Daher kann er allein aufgrund seiner r\u00e4umlichen Lage keinen Widerstand f\u00fcr die Luftstr\u00f6mung bilden um so den Druckverlust zu erh\u00f6hen. Die Bel\u00e4ge bestehen praktisch immer aus verschiedenen Schichten unterschiedlichster Zusammensetzung, die sich in ihrer Farbgebung widerspiegelt.
\nDie Untersuchung gebrauchter Bel\u00fcftungselementen konnte zeigen, dass alle Bel\u00fcftungsmembranen aus EPDM im Betrieb schrumpfen. Letztlich stellt sich nur die Frage, ob es w\u00e4hrend der zu erwartenden Einsatzdauer der Bel\u00fcftungselemente durch das Schrumpfen zu Problemen kommt, oder ob die Schrumpfung in einem tolerablen Bereich bleibt. Bei einigen Bel\u00fcftungselementen f\u00fchrte die Ver\u00e4nderung des nicht mehr gehandelten Membranmaterials noch innerhalb des Versuchszeitraums zur Unbrauchbarkeit der Bel\u00fcftungselemente. Es konnte kein ma\u00dfgeblicher Einfluss eines bakteriellen Abbaus von Membranbestandteilen wie z.B. den Weichmachern nachgewiesen werden. Demgegen\u00fcber konnte gezeigt werden, dass sich Silikonmembran im Betrieb dehnen.
\nDer zur Bildung von Ablagerungen in den Bel\u00fcftungsschlitzen f\u00fchrende Prozess konnte durch mikro-skopische Untersuchungen und Materialanalysen rekonstruiert werden.
\nDer Druckverlust der Bel\u00fcftungselemente mit Silikonmembranen ist sowohl im Neuzustand als auch unter Betriebsbedingungen im Allgemeinen h\u00f6her als der von vergleichbaren Bel\u00fcftungselementen mit EPDM-Membranen. Die Sauerstoffausnutzung der Bel\u00fcftungselemente mit Silikonmembranen hat sich nach dem Betrieb in den Versuchsst\u00e4nden oft geringf\u00fcgig gegen\u00fcber dem Neuzustand verbessert, w\u00e4hrend die Sauerstoffausnutzung der Bel\u00fcftungselemente mit EPDM eher gleich blieb oder geringf\u00fcgig abnahm.
\nDie Wirkung von Reinigungsma\u00dfnahmen war im Einzelfall sehr positiv. Da die Reinigungswirkung aber nur wenige Wochen anh\u00e4lt, sollten zuk\u00fcnftig solche Methoden weiter untersucht und optimiert werden, die ohne Betriebsunterbrechungen durchgef\u00fchrt werden k\u00f6nnen, wie z.B. die Eind\u00fcsung von Reinigungschemikalien in den Luftstrom. Besonders erfolgversprechend ist eine auf die Vermeidung des Druckanstiegs angepasste Betriebsweise der Bel\u00fcftung die z.B. durch w\u00f6chentliche Betriebspausen m\u00f6glich ist. Es konnte nachgewiesen werden, dass der w\u00e4hrend des kontinuierlichen Betriebes ansteigende Druckverlust unmittelbar nach der Betriebsunterbrechung auf ein Minimum abf\u00e4llt und danach kontinuierlich bis zur n\u00e4chsten Betriebsunterbrechung ansteigt. Demgegen\u00fcber f\u00fchrt der intermittierende Betrieb der Bel\u00fcftung aber zu vergleichsweise hohen Druckverlusten.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
2 nationale und 3 internationale Ver\u00f6ffentlichung, diverse Vortr\u00e4ge bei nationalen und internationalen Fachkonferenzen; Die Projektergebnisse sind auch nach Abschluss des Forschungsprojektes Bestandteil weiterer Vortr\u00e4ge und Ver\u00f6ffentlichungen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Forschungsprojekt erbrachte zahlreiche neue Erkenntnisse auf einem Gebiet, das in den letzten Jahren von der Forschung kaum ber\u00fccksichtigt wurde. Die Erkenntnisse des Projektes sind ein Beitrag zur Aufrechterhaltung der Effizienz des in industrialisierten L\u00e4ndern meistgenutzten Bel\u00fcftungsverfahrens. Zuvor blieb den Praktikern bei Bel\u00fcftungsproblemen aus Mangel an verf\u00fcgbarem Wissen oft nur der Weg \u00fcber Versuch und Irrtum zur Probleml\u00f6sung. Die Erkenntnisse des Forschungsprojektes schlie\u00dfen nun diese Wissensl\u00fccke. Dies wurde auch auf internationalen Tagungen sehr positiv wahrgenommen. Da die Bel\u00fcftung die Energieeffizienz der biologischen Abwasserbehandlung st\u00e4rker pr\u00e4gt als andere Verfahrensbestandteile, sind nicht zuletzt vor dem Hintergrund des Klimawandels und steigender Energiepreise weitere Forschungsprojekte zur Verbesserung der Energieeffizienz der Bel\u00fcftung in der Planung aber auch unter praktischen Bedingungen w\u00fcnschenswert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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