Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Rahmen des weltweit notwendigen Wasserrecyclings sollte das zu entwickelnde System im Bereich dezentraler Abwasserreinigung als zus\u00e4tzliche Reinigungsstufe eingesetzt werden k\u00f6nnen. Abwasser aus Kleinkl\u00e4ranlagen, welches nach den aktuellen gesetzlichen Bestimmungen gereinigt wurde, enth\u00e4lt noch eine Vielzahl organischen Materials, welches eine hygienisch unbedenkliche erneute Nutzung nicht erlaubt. Durch die Nachschaltung einer Ultrafiltrationsmembran werden diese Stoffe rein mechanisch abgetrennt. Das Ergebnis ist ein Filtrat welches den Bestimmungen der EU-Badegew\u00e4sserrichtlinie gen\u00fcgt und somit als Brauchwasser wieder verwendet werden kann. Das Ziel war es ein System zu entwickeln, welches kosteng\u00fcnstig in Anschaffung und Wartung ist, eine hohe Filterstandzeit aufweist sowie in der Lage ist, verschiedene Abwasserqualit\u00e4ten zu reinigen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie gesetzten Ziele f\u00fcr das Produkt h\u00e4ngen von verschiedenen Faktoren ab. Hier sind insbesondere die Qualit\u00e4t des eingesetzten Membranmoduls und die Verfahrensf\u00fchrung von entscheidender Bedeutung. Zu Beginn des Projektes wurden daher zun\u00e4chst einmal verschiedene in Frage kommende Membransysteme und -module ermittelt. Parallel dazu wurde eine Maschinentechnik projektiert, die es erlaubt die Verfahrensf\u00fchrung umzusetzen. Nach Funktionstests der Kombinationen Maschinentechnik und Membranmodul wurden hiervon mehrere Komplettsysteme mit dem Charakter von Funktionsmustern erstellt und in einem Dauerversuch unter identischen Bedingungen getestet. Der Dauerversuch half das beste Membranmodul zu isolieren und Unstimmigkeiten in der Verfahrensf\u00fchrung zu eliminieren. Das Ergebnis dieser Auswahl war dabei der Prototyp, welcher in den anschlie\u00dfenden Feldtests am realen Objekt, n\u00e4mlich Kleinkl\u00e4ranlagen im l\u00e4ndlichen Raum, weiter \u00fcberpr\u00fcft wurde. Nach Abschluss dieser Feldtests sind auch die Umst\u00e4nde im praktischen Betrieb bekannt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Mit der Membranverfahrenstechnik k\u00f6nnen Feststoffe entfernt und pathogene Keime eliminiert werden. Mit dem so behandelten Abwasser kann eine Qualit\u00e4t nach der EU- Badegew\u00e4sserverordnung erzielt und so einer Nutzung als Brauchwasser zugef\u00fchrt werden. <\/p>\n
W\u00e4hrend der Untersuchungen auf der Versuchsanlage wurden unterschiedliche Membranmodule variierenden Betriebseinstellungen ausgesetzt, bei denen sich teilweise erhebliche Leistungsunterschiede zwischen den Modulen zeigten. Entgegen der urspr\u00fcnglichen Annahme, nimmt die Permeabilit\u00e4t in feststoffarmen Wasser jedoch st\u00e4rker ab als bisher angenommen. Ursache hierf\u00fcr scheint die Herausbildung einer dichteren Deckschicht und das Verblocken der Membranporen durch die geringere Partikelgr\u00f6\u00dfe in feststoffarmen Wasser zu sein. Eine h\u00e4ufigere Sp\u00fclung der Membranen kann das Abfallen der Permeabilit\u00e4t nicht dauerhaft verhindern. Auch durch eine zus\u00e4tzliche Beschichtung einer herk\u00f6mmlichen Polymermembran mit antibakteriell wirkendem Silber konnte die Deckschichtbildung nicht vermin-dert werden. Auf eine Bel\u00fcftung oder \u00dcberstr\u00f6mung der Membranoberfl\u00e4che kann demnach bei der Versuchsanordnung nicht verzichtet werden. Die Verringerung des Energieaufwandes ist verfahrensbedingt so nicht m\u00f6glich.<\/p>\n
Eine Schwerkraftmembrananlage wurde entwickelt und erprobt. F\u00fcr diese Anlage ist eine Pumpe entbehrlich. Allein der hydrostatische Druck reicht als treibende Kraft des Verfahrens. Dieses System ist station\u00e4r aufstellbar. Eine mobile Variante wurde mit dem Prototyp Schwimmtonne gebaut. Diese Schwimmtonne kann in ein Gew\u00e4sser eingebracht werden und nach Bedarf kann \u00fcber eine Pumpe Permeat abgezogen werden. Beide Systeme wurden stabil betrieben. Diese Systeme sind eine L\u00f6sung zur Erzeugung von Wasser, welches weitgehend frei von pathogenen Keimen ist. Die Kosten pro Ku-bikmeter Wasser sind aufgrund der Investition deutlich \u00fcber den Kosten des Stadtwassers in Zentraleuropa.<\/p>\n
Als Alternative zum bislang \u00fcblichen Einsatz von Reinigungschemikalien, erwies sich die Verwendung von k\u00fcnstlich abrasiv wirkenden Stoffen. Das eingesetzte, kugelf\u00f6rmige Granulat erzeugte zus\u00e4tzliche Scherkr\u00e4fte an der Membranoberfl\u00e4che und konnte damit das Wachstum der Deckschicht verringern. \u00c4hnlich wie durch den Einsatz von Wasserstoffperoxyd konnte mit dem Granulat die Standzeit des Moduls verl\u00e4ngert werden. <\/p>\n
Die Kosten einer Membrananlage werden im Wesentlichen durch die Membranmodule, sowie die Steuerungs- und Regelungstechnik bestimmt. F\u00fcr die Nachschaltung einer Kleinkl\u00e4ranlage und dem Vergleich mit sich auf dem Markt befindlichen Membranbelebungsanlagen muss man jedoch bedenken, dass eine zus\u00e4tzliche vollbiologische Kl\u00e4ranlage erforderlich w\u00e4re.<\/p>\n
Die Kosten f\u00fcr die Wartung der Anlagen wurden wegen der unsicheren Datenbasis nicht abgesch\u00e4tzt. Es kann jedoch gesagt werden, dass die Reinigung der Module umfangreicher ist, als die Wartung einer konventionellen Kleinkl\u00e4ranlage. Da die Membrankosten ein wesentlicher Faktor, nicht nur bei der Inves-tition, sondern auch bei den Betriebskosten darstellt (Regeneration bzw. Reinigung der Membranmodule sowie erh\u00f6hte Kosten durch l\u00e4ngere Bel\u00fcftung), ist es wichtig, die Laufzeit bzw. die Membranstandzeit zu erh\u00f6hen. Mit einer optimierten Regelung des Permeatabzuges kann ein schonender Betrieb der Membranmodule gew\u00e4hrleistet werden, wodurch l\u00e4ngere Membranstandzeiten m\u00f6glich sind.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Ziele des Forschungsvorhabens wurden von der technischen Seite erreicht. Die unmittelbare kommerzielle Verwertung dieser Technologie ist aufgrund der Marktchancen in Zentraleuropa wie auch in strukturschwachen L\u00e4ndern derzeit nicht darstellbar.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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