Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Nanofiltrations- und Niederdruckumkehrosmoseanlagen (NF\/LPRO) werden derzeit in Deutschland in zunehmendem Ma\u00df zur zentralen Enth\u00e4rtung von Trinkwasser eingesetzt. Entsprechend dem Verfahrensprinzip bei NF\/LPRO-Anlagen werden die im Rohwasser enthaltenen Inhaltsstoffe aufkonzentriert und \u00fcber den Konzentratstrom ausgeleitet. Die Aufkonzentrierung gilt auch f\u00fcr Stoffe, die f\u00fcr einen effizienten Anlagenbetrieb in den Feedstrom zugegeben werden. Hierzu z\u00e4hlen insbesondere Scale-Inhibitoren oder Antiscalants, deren Aufgabe darin besteht, die Ausf\u00e4llung von schwer l\u00f6slichen Verbindungen auf der Membran zu vermeiden. <\/p>\n
Das Forschungsprojekt befasste sich mit Ma\u00dfnahmen zur Verbesserung der Nachhaltigkeit dieser Anlagen. Hierbei wurde insbesondere die Konzentratbeschaffenheit fokussiert<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDurch Ersatz der bisher verwendeten phosphorhaltigen bzw. biologisch schlecht abbaubaren Scale-Inhibitoren durch neuartige, biologisch abbaubare Produkte sollte erreicht werden, dass in der Umwelt nach einer Konzentrateinleitung lediglich die dem Rohwasser entnommenen Substanzen verbleiben. Dazu wurden Labor- und Pilotversuche mit einem Scale-Inhibitor auf Basis der inh\u00e4rent biologisch abbaubaren Polyasparagins\u00e4ure (PASP) durchgef\u00fchrt. Dar\u00fcber hinaus erfolgten Versuche zur Behandlung von Konzentrat mittels Flockung, Filtration und Elektrodialyse.<\/p>\n
F\u00fcr die Pilotversuche wurde eine vollautomatische Anlage mit Niederdruckumkehrosmosemembranen und einer Sp\u00fcleinrichtung eingesetzt. Die Pilotversuche wurden bei drei verschiedenen Wasserwerken unter Praxisbedingungen durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Durch Einsatz eines Scale-Inhibitors auf Basis von PASP gelang erfolgreich eine Scale-Inhibierung. Daf\u00fcr wird allerdings eine h\u00f6here Wirkstoffdosis im Vergleich zu den bisher verwendeten Produkten ben\u00f6tigt. Dies bedeutet nicht zwingend h\u00f6here Kosten, da entsprechende Produkte relativ kosteng\u00fcnstig hergestellt werden k\u00f6nnen. Ein Ersatz der bisher eingesetzten, biologisch schlecht abbaubaren Scale-Inhibitoren durch Produkte auf Basis von PASP erscheint derzeit noch verfr\u00fcht, da unter bestimmten Bedingungen Biofouling auf den Membranen auftreten kann. Im Rahmen des F&E-Projektes gelang es jedoch, durch eine geeignete Betriebsweise das Biofouling zu begrenzen. Es wird nunmehr ein gro\u00dftechnisches Modellprojekt mit einer entsprechend ausger\u00fcsteten Anlage empfohlen, um unter Praxisbedingungen Langzeiterfahrungen beim Einsatz von PASP zu sammeln.<\/p>\n
Verschiedene Scale-Inhibitorprodukte wurden im Laborversuch hinsichtlich ihres Inhibierungsverm\u00f6gens bez\u00fcglich Calciumsulfat und Calciumcarbonat untersucht. Dazu wurde die Methode des Bottle-Test eingesetzt. Hierbei wurden \u00fcbers\u00e4ttigte L\u00f6sungen hergestellt und die Inhibitorwirkung der Scale-Inhibitoren durch Ermittlung der Induktionszeit ermittelt. Unter den Versuchsbedingungen wiesen organische Phosphons\u00e4uren im Vergleich zu PASP ein besseres Inhibitionsverm\u00f6gen auf, was allerdings durch eine Erh\u00f6hung der PASP-Dosis kompensiert werden konnte.<\/p>\n
Die Filtration von Konzentraten \u00fcber Filter mit einer Aufenthaltszeit von 20 min war f\u00fcr die im Rahmen des Vorhabens untersuchten W\u00e4sser ohne Ausf\u00e4llungen m\u00f6glich, obwohl die Konzentrate eine hohe CaCO3-Abscheidekapazit\u00e4t aufwiesen. Dies ist vermutlich auf eine anhaltende Wirkung des Antiscalants zur\u00fcck zu f\u00fchren. <\/p>\n
Untersuchungen zur F\u00e4llung von organischer Phosphons\u00e4ure aus Konzentrat wiesen darauf hin, dass vergleichsweise hohe Flockungsmitteldosen erforderlich sind, um eine merkliche Verminderung des Phosphons\u00e4uregehaltes zu erzielen.<\/p>\n
Eine kleintechnische Elektrodialyseanlage (ED) wurde mit dem Konzentrat der LPRO-Anlage beaufschlagt. Zur Festlegung der optimalen Leistung der ED-Membran wurde die Wirksamkeit einer Entsalzung in Bezug auf die Leitf\u00e4higkeit bei unterschiedlichen Betriebsspannungen bestimmt. Es zeigte sich, dass trotz Betriebes mit Polumkehr an den ED-Membranen Scaling auftrat. Eine Analyse der Scaling-schicht auf den ED-Membranen ergab eine \u00e4hnliche Zusammensetzung wie an Scalingschichten bei den LPRO-Membranen. <\/p>\n
Die Aufbereitung von Konzentraten z. B. mittels Flockung, Nitrifikation oder Elektrodialyse erscheint auch aus \u00f6kologischen Gr\u00fcnden als weniger erstrebenswert.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Ergebnisse des Forschungsprojektes wurden anl\u00e4sslich der Kassler Membrantage am 23.06.2010 sowie beim DVGW-Forum Wasseraufbereitungsverfahren in Karlsruhe am 11.11.2010 pr\u00e4sentiert.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Ergebnisse des Forschungsprojektes wurden anl\u00e4sslich der Kassler Membrantage am 23.06.2010 sowie beim DVGW-Forum Wasseraufbereitungsverfahren in Karlsruhe am 11.11.2010 pr\u00e4sentiert.
\nDie Untersuchungen haben gezeigt, dass es erfolgversprechende Ans\u00e4tze f\u00fcr die Verbesserung der Konzentratbeschaffenheit von Nanofiltrations- bzw. Niederdruckumkehrosmoseanlagen gibt. Ein wesentlicher Ansatz hierzu wird im Einsatz von biologisch abbaubaren Scale-Inhibitoren gesehen. Hierzu sind weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erforderlich, wobei gleichzeitig angepasste Betriebsbedingungen zu w\u00e4hlen sind. Erste Arbeiten hierzu wurden im Rahmen dieses Projektes bereits durchgef\u00fchrt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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