Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Rahmen der Phase I des Projektes wurde ein Membranfiltrationsmodul entwickelt. Prototypen des Moduls wurden untersucht und erste Verbesserungen vorgenommen. Es konnte in ersten Versuchen in belebtem Schlamm eine vergleichsweise hohe Filtrationsleistung und Permeabilit\u00e4t des Moduls ermittelt werden. In der Phase II des Projektes sollte eine Pilotanlage errichtet und mit den Modulen best\u00fcckt werden. Es waren dabei Versuche mit kommunalem Abwasser geplant. W\u00e4hrend dieser Erprobung sollten Leistungsuntersuchungen der Membranfiltrationsmodule, Reinigungsuntersuchungen sowie der Betrieb von so genannten Mehrdecker-Varianten zur Betriebskostenreduktion durchgef\u00fchrt werden. Gleichzeitig sollte der in Phase I zur Str\u00f6mungsuntersuchung eingesetzte Modulteststand mit den gleichen Schl\u00e4mmen beschickt werden wie die Pilotanlage. Die \u00dcbertragbarkeit der bisher erzielten Messergebnisse bez\u00fcglich Durch- und Umstr\u00f6mung des Moduls sollte \u00fcberpr\u00fcft und weitere Betriebsoptimierungen sollen vorgenommen werden. Parallel zu diesen Erprobungen sollte das Filtrationsmodul weiterentwickelt wer-den. Schwerpunkte waren unter anderem die Verbesserung der Modulgeometrie und der Deckschichtkontrolle. Die Arbeiten sollten im Wesentlichen mittels numerischer Simulation der im Modul stattfinden-den fluiddynamischen Vorg\u00e4nge sowie der Erprobung im Modulteststand durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie aufgef\u00fchrten Entwicklungs- und Erprobungsaufgaben wurden im Rahmen des Projektes durchgef\u00fchrt.
\n\tBau und Betrieb einer halbtechnischen Pilotanlage mit kommunalem Abwasser und belebtem Schlamm
\n\tWeiterentwicklung eines verfahrenstechnisch optimierten Membranfiltrationsmoduls
\n\tDurchf\u00fchrung fluiddynamischer Simulationsrechnungen
\n\tBetrieb des Modulteststands zur \u00dcberpr\u00fcfung der fluiddynamischen Simulation
\n\tWeiterentwicklung der Deckschichtkontrolle sowie der Reinigungs- und Regenerationsprozesse f\u00fcr das Filtrationsmodul.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Zur Erprobung der entwickelten Filtrationsmodule wurde von der A3 Water Solutions GmbH eine halb-technische MBR-Anlage gebaut und betrieben. Die Behandlung von kommunalem Abwasser erfolgte mit dem Prototyp M70 002 unter Realbedingungen. Dabei wurden verschiedene Betriebskonzepte im Hinblick auf
\n\thydraulische Leistungsf\u00e4higkeit mit hydraulischen Lastphasen
\n\tRegelparameter des hydraulischen Betriebs
\n\tBel\u00fcftungsstrategie zur Optimierung des Energiebedarfs
\n\tReinigungsstrategien untersucht. <\/p>\n
Zusammenfassend l\u00e4sst sich auf Grundlage der ermittelten Versuchsergebnisse festhalten, dass mit dem Prototyp M70 002 ein leistungsf\u00e4higes und wirtschaftliches Membranmodul entwickelt worden ist.
\nF\u00fcr die Vorhersage der Zirkulationsgeschwindigkeit in Schlaufenreaktoren mit Plattenmembranmodulen wurde parallel zur Erstellung eines mathematischen Modells Str\u00f6mungsmessungen in der halbtechni-schen MBR-Anlage durchgef\u00fchrt. Bei den Str\u00f6mungsuntersuchungen wurden folgenden Aspekte betrachtet:
\n\terforderliche Bel\u00fcftungsrate f\u00fcr die Modulbel\u00fcftung
\n\tViskosit\u00e4tseinfluss des zu filtrierenden Mediums
\n\tModifikation der Bel\u00fcftungseinheit
\n\tModifikation der Modulposition im Reaktor
\n\tGeschwindigkeiten im Abstr\u00f6mbereich (downcomer).<\/p>\n
Dabei konnte festgestellt werden, dass h\u00f6here Bel\u00fcftungsraten eine unterproportionale Steigerung in den Geschwindigkeiten zur Folge haben. Eine hohe Bel\u00fcftungsrate garantiert damit nicht unbedingt eine bessere Abreinigung der Membranoberfl\u00e4che.
\nDie Untersuchungen des Blasenaufstiegs zwischen ebenen Platten zeigten eine Steigerung der Wandschubspannung von \u00fcber 300 % bei einer Reduzierung des Plattenabstandes auf 5 mm gegen\u00fcber den gegenw\u00e4rtig verwendeten 7 mm. Mit der weiteren Verringerung des Plattenabstandes auf 3 mm steigt zwar die Wandschubspannung noch moderat an, allerdings erh\u00f6ht sich die Gefahr der Spaltverblockung durch faserige Anteile im Abwasser. F\u00fcr den Plattenabstand von 5 mm wurden die h\u00f6chsten Wandschubspannungen f\u00fcr Blasen mit einem Durchmesser von 5 mm ermittelt. Diese Ergebnisse wurden f\u00fcr Luftblasen in ruhendem Wasser berechnet. Die Untersuchungen f\u00fcr Blasen in zirkulierendem Belebtschlamm stehen noch aus.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Projektergebnisse werden von der A3 GmbH auf Fachtagungen (Essener Tagung; Aachener Membrantagung Kasseler Membrantage der DWA) vorgestellt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die in dem Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, dass die Kombination aus praktischen Betriebsversu-chen, Geschwindigkeitsmessungen und mathematischer Modellierung einen vielseitigen Ansatz f\u00fcr die Entwicklung von Modulen und deren Betriebskonzepten darstellt. Die Untersuchungen konnten neue Ergebnisse auf dem Gebiet der Str\u00f6mungslehre aufzeigen und Hilfestellung beim Betrieb von Membranbioreaktoren geben. Es wurde bei den Untersuchungen deutlich, wie komplex die Str\u00f6mungsverh\u00e4ltnisse in einem solchen Reaktor sind und dass hier – genau wie auf dem Gebiet der herk\u00f6mmlichen Schlaufenreaktoren – immer noch weiterer Forschungsbedarf besteht<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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