Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das zweiphasige Projekt diente der Entwicklung eines leistungsf\u00e4higen Moduls f\u00fcr gro\u00dfe Abwasservolumenstr\u00f6me im industriellen und kommunalen Bereich. Das Modul sollte auf keramischen Flachmembranen basieren, die sowohl zu reinen Filtrationszwecken wie auch als Membranbioreaktor eingesetzt werden konnten. Die Vorteile der Keramik (langlebig, robust) sollten durch eine geeignete Modulkonstruktion und Betriebsweise so verkn\u00fcpft werden, dass die Betriebskosten gesenkt werden und der Einsatz chemischer Reinigungsmittel weitestgehend reduziert wird. Schwerpunkte einer ersten Phase waren konzeptionelle Planung, Modulbau, Entwicklung geeigneter Steuerungskonzepte und die Ergebnis\u00fcberpr\u00fcfung im Labor- und Pilotma\u00dfstab.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie erste Phase besch\u00e4ftigte sich mit konzeptionellen Arbeiten und der Vorbereitung erster Modulkonstruktionen. Die Funktionalit\u00e4t und Leistungsf\u00e4higkeit der Module wurde im Laborma\u00dfstab \u00fcberpr\u00fcft; es folgte eine Optimierungsphase. Nach Abschluss der Optimierungsarbeiten wurden vorhandene Pilotanlagen f\u00fcr getauchte Module auf das neue Keramikmodul umger\u00fcstet, um Pilottests in der Lebensmittelindustrie (Gilde Brauerei Hannover) und chemischen Industrie (Stora Enzo Papierfabrik) durchzuf\u00fchren. Parallel wurde das Modul mit Kooperationspartnern aus dem kommunalen Abwassersektor (KEN GmbH, WRH GmbH) getestet. Die Pilottests dienten der \u00dcberpr\u00fcfung des Gesamtkonzeptes, Optimierung der Membran\/Modulkombination und Anpassung der Mess-, Steuer- und Regeltechnik. Die Abw\u00e4sser und Prozessw\u00e4sser standen aufgrund ihrer Eigenschaften stellvertretend f\u00fcr viele Problemabw\u00e4sser aus Verbrauchs- und Lebensmittel produzierenden Betrieben oder kommunalen Abwasserentsorgungsunternehmen mit bisher unbefriedigenden Konzepten. Die Datenauswertung der Industrie- und kommunalen Anlagen sollte um eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, die auch den umweltrelevanten Beitrag der zu entwickelnden Membransysteme verdeutlichen sollte, erg\u00e4nzt werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Projektrahmen wurden erstmalig keramische Membranplatten in Form getauchter Module zur Reinigung grossvolumenstromiger kommunaler und hochbelasteter industrieller Abw\u00e4sser eingesetzt. Bei den Membran-Bioreaktor-Konzepten lagen die Ergebnisse bez\u00fcglich der Filtratqualit\u00e4t durchweg \u00fcber den Erwartungen. Bei Transmembranddr\u00fccken zwischen 0,4 – 0,6 bar konnten bei vergleichsweise langen R\u00fccksp\u00fclintervallen ein mittlerer Nettoflu\u00df bis zu 40 l\/m\u00b2 h und kurzzeitig Maximalfl\u00fcsse von 45 l\/m\u00b2 h bei der Belebtschlammfiltration erzielt werden. Damit k\u00f6nnten k\u00fcnftig unter Optimierung der Randbedingungen h\u00f6here Fluxwerte als in bislang gro\u00dftechnisch betriebenen Membranverfahren erzielt werden. Reinigungsstrategien, die das hoch belastbare Material Keramik ber\u00fccksichtigen, wurden entwickelt, wodurch die Modulleistung dauerhaft auf hohem Niveau bleibt. Interessant hierbei waren unter anderem die guten mechanischen Reinigungserfolge.
\nIm Hinblick auf die gesetzlichen Anforderungen der EU-Badegew\u00e4sserrichtlinie zeigte sich bei den eingesetzten Membranen ein 99,9 %-iger R\u00fcckhalt f\u00fcr alle mikrobiologischen Parameter; es wird also ein hochwertiges Filtrat zur Direkteinleitung oder Wiederverwendung gewonnen. Nach dem jetzigen Erkenntnisstand lassen sich mit dem Werkstoff Keramik nicht nur Rohrmodulanlagen wirtschaftlich betreiben, sondern auch MBR-(Membranbiorektor-)Konzepte mit getauchten Membranen lassen sich wirtschaftlich umsetzen.
\nTrotz des engen Zeitrahmens konnten mehrere Pilotanlagen in g\u00e4nzlich unterschiedlichen Bereichen erfolgreich betrieben werden. Es wird eine zweite Projektphase von allen Beteiligten angestrebt, in der eine weitere Ma\u00dfstabsvergr\u00f6\u00dferung (Up-scaling) der Anlagen stattfinden soll und die durch l\u00e4ngerfristigen Betrieb eine weitere Optimierung im Bereich der langfristigen Flux-Stabilisierung sowie der Plattengeometrie erm\u00f6glicht. Weitere Modulmodifikationen hinsichtlich einer kontinuierlichen, mechanischen Reinigung w\u00e4hrend des Filtrationsbetriebs werden angestrebt. Zus\u00e4tzlich sollen neue Bereiche und Anwendungsfel-der, wie z. B. die Kombination mit anaeroben Verfahren zur Industrieabwasserbehandlung, f\u00fcr die kera-mische Membranfiltration erschlossen werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Aachener Membrantagung 2005, Vortrag
\nWasserwirtschaftliches Kolloquium des ISAH, 2005
\nHochschulinformationstag der Leibniz Universit\u00e4t Hannover, 2006
\nIndustriel Water 2006, Frankfurt, Vortrag
\nInnovationspark der DBU, Melle, 07.2006
\nUnitransfer Messe, Leibniz Universit\u00e4t Hannover, Kontaktpunkt Industrie und Hochschule, 2005<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die keramische Membran zeichnet sich durch in vielerlei Hinsicht geeignetere Materialeigenschaften gegen\u00fcber Polymermembranen aus. Hohe thermische, mechanische und chemische Stabilit\u00e4ten erm\u00f6glichen einen Einsatz in MBR-Systemen mit starken Schwankungen im Abwasserzulauf (Mengen, Konzentrationen, Feststoffanteile, Temperatur). Auch MBR-Konzepte mit Problemabw\u00e4ssern, die zu starkem Biofouling neigen, k\u00f6nnen aufgrund des guten Anti-Fouling-Verhaltens und der einfachen Membranreinigungsprozeduren stabil betrieben werden. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen auch viele aggressive Abw\u00e4sser durch derartige Membranen behandelt werden.
\nNachteile von MBR-Konzepten mit keramischen Membranen waren bisher das hohe Gewicht, die erreichbare Packungsdichte des keramischen Moduls und die Spr\u00f6digkeit des Membranwerkstoffs.
\nHinsichtlich der Erstinvestitionen liegen keramische Membransysteme derzeit noch auf h\u00f6herem Preisniveau im Vergleich zu Polymermembranen. Aufgrund der Materialeigenschaften keramischer Membranen lassen sich jedoch deutliche Vorteile bei den Reinvestitionen und im Betrieb darstellen.
\nDie Projektergebnisse sind bereits im Pilotma\u00dfstab so viel versprechend, dass ein weiterer Arbeitsschritt zur Ma\u00dfstabsvergr\u00f6\u00dferung (zweite Projektphase) angestrebt wird, um eine Anlage mit mindestens 25 m\u00b2 Membranfl\u00e4che betreiben zu k\u00f6nnen. Damit sollen die Ergebnisse der ersten Versuchsphase verifiziert und langfristige praxisnahe Versuche umsetzbar werden, die als weiterer Schritt zur Praxisanwendung von Keramikmembranen in der Abwasserreinigung n\u00f6tig sind. Als weitere Schwerpunkte werden die Kombinationen des MBR-Verfahrens mit Aufwuchstr\u00e4gern und eine kontinuierliche, mechanische Reini-gung der Membranoberfl\u00e4che angestrebt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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