Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Rahmen des DBU gef\u00f6rderten Projektes mit dem Titel \u201eEffiziente Energieausnutzung in Membranbioreaktoren durch Einsatz eines innovativen Membranfilters \u2013 zweite Phase der Verifizierung der Energieeinsparung im technischen Ma\u00dfstab\u201c AZ 37220\/01 wurde ein neuartiger Membranmodul mit JetSplash\u00ae-Technologie der Firma Membion GmbH erstmalig im technischen Ma\u00dfstab auf der MBR-Demonstrationskl\u00e4ranlage in Simmerath getestet. Dabei war es das Ziel, die positiven Ergebnisse einer zuvor durchgef\u00fchrten Pilotierung der neuartigen Bel\u00fcftungstechnologie auf der Kl\u00e4ranlage Konzen insbesondere bez\u00fcglich des Energiebedarfs f\u00fcr die Modulbel\u00fcftung im technischen Ma\u00dfstab zu verifizieren und einen Vergleich der beiden Modulsysteme mit und ohne JetSplash\u00ae-Bel\u00fcftung zu dokumentieren.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Arbeiten im Rahmen des DBU-Projektes schlie\u00dfen sich nahtlos an das vorherige Projekt AZ 34834\/01 an und gliedern sich in die Teilbereiche: Vorarbeiten, Herstellung der Membranmodule f\u00fcr den technischen Einsatz in einer automatisierten Produktionsanlage, sowie ein erstmaliger MBR-Versuchsbetrieb des Geysir-Moduls im technischen Ma\u00dfstab und eine abschlie\u00dfende Verifizierung der Energieeinsparung.
\nIm Rahmen des Teilprojektes AZ 34834\/01 wurde eine erste Version des neuartigen Membranmoduls der Firma Membion ohne Geysir-Technologie erstmalig im technischen Ma\u00dfstab auf der MBR-Demonstrationskl\u00e4ranlage in Simmerath getestet. Dabei war es das Ziel, die positiven Ergebnisse eines zuvor durchgef\u00fchrten Gebrauchsmustertests (DBU-Projekt AZ 32805\/01) im technischen Ma\u00dfstab zu verifizieren. Parallel zu diesem Projekt hat Membion die neuartige JetSplash\u00ae-Technologie mit Geysir-Bel\u00fcftung entwickelt, durch deren Anwendung eine noch erheblich gr\u00f6\u00dfere Energieeinsparung in MBR-Anlagen realisierbar wird.
\nIm Rahmen des hier vorgestellten Projekts mit gleichnamigen Projekttitel soll nun ein zweites Modul in Simmerath installiert und getestet werden, der erstmalig die neue \u201eJetSplash\u00ae\u201c-Technologie im technischen Ma\u00dfstab (500 m\u00b2) realisiert. Im direkten Vergleich der beiden Modulsysteme sollen die Unterschiede in der Energieeinsparung dokumentiert werden.
\nDaf\u00fcr werden in Vorarbeiten zun\u00e4chst die Membranen sowie im Anschluss die Kunststoffteile f\u00fcr die Geysire produziert. Au\u00dferdem muss zun\u00e4chst die Messtechnik auf der MBR-Demonstrationskl\u00e4ranlage in Simmerath entsprechend erweitert werden und anschlie\u00dfend das neuartige Modulsystem in Betrieb genommen werden. Nach dem Einfahren des neuen Moduls mit Geysir sollen weitere Betriebsoptimierungen der Gesamtanlage stattfinden.
\nZus\u00e4tzlich plant Membion die Durchf\u00fchrung einer ETV-Verifizierung (\u201eenvironmental technical verification\u201c) f\u00fcr das innovative Membransystems mit \u201eJetSplash\u201c-Technologie zur Modulsp\u00fclung.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die erste Herausforderung des Vorhabens lag in der Konzeptionierung eines neuartigen Modul-Designs f\u00fcr eine sinnvolle und kompakte Etablierung der Membran- und Geysir-Elemente. Es erfolgte eine Optimierung des urspr\u00fcnglichen Moduldesigns durch die Elimination der zuvor verwendeten, einzelnen Luft- und Permeat-Leitungen an den Membranelementen. Dies vereinfachte nicht nur den Aufbau und Einbau des Moduls vor Ort, sondern erleichterte ebenfalls den Zusammenbau der Membranelemente w\u00e4hrend der Produktion. Nach erster Funktionspr\u00fcfung des neuartigen Edelstahlrahmen, folgte die Umsetzung einer Serienproduktion der Membran- und Geysir-Elemente. Dabei wurde die Herstellung der Membranfilter erstmalig in einer vollautomatischen 24\/4 Produktion visualisiert und optimiert. Beide Aufgaben, die Konzeptionierung des neuartigen Moduldesigns sowie auch die automatisierte Produktion im 24\/4 Betrieb der Membranbl\u00f6ckchen konnten zufriedenstellend umgesetzt werden.
\nBei der Inbetriebnahme der Demonstrationsanlage in Simmerath traten zun\u00e4chst einige Schwierigkeiten hinsichtlich der Steuerungstechnik auf, die sich erst in einem Dauerbetrieb der Anlage bemerkbar machten. Eine besondere Herausforderung lag in der neuen Implementierung einer automatisierten Geysir-Puls-Messung auf der Anlage sowie in der Einbindung dieser Messwerte in die Steuerungstechnik. Dies konnte zufriedenstellend gel\u00f6st werden. Zudem stellte sich heraus, dass durch Schieflage des Modulgestells eine ungleichm\u00e4\u00dfige Pulsation der Geysire stattfand. Eine waagerechte Ausrichtung des Edelstahlrahmens ist essenziell, um eine gleichm\u00e4\u00dfige Luftverteilung im Luftverteilkanal zu erreichen.
\nBei dem danach realisierten Betrieb des ersten technischen Moduls MSG-500 zeigte sich, dass die Energieeinsparung auch im technischen Ma\u00dfstab verifiziert werden konnte: nach kurzer Einfahrphase wurde eine Energieeinsparung von bis zu 70 % f\u00fcr die Modulbel\u00fcftung erreicht bezogen auf den als Referenzwert zugrunde gelegten optimierten Energiebedarf f\u00fcr die Modulbel\u00fcftung auf der Kl\u00e4ranlage Kaarst-Nordkanal von 0,19 kWh\/m\u00b3. Dieser Wert entstammt dem Ende 2015 ver\u00f6ffentlichten Abschlussbericht eines Projekts, das im Rahmen eines BMU-Innovationsprogramms gef\u00f6rdert wurde. Vergleichend zu den Plattenmodulen auf der MBR-Anlage Konzen wurde eine Energieeinsparung f\u00fcr die Modulbel\u00fcftung von bis zu 90 % erreicht.
\nInteressant an den hier dargestellten Ergebnissen mit \u201eJetSplash\u00ae\u201c-Technologie ist, dass die gr\u00f6\u00dfte Energieeinsparung nicht wie im Falle der Energie-Optimierung in Kaarst bei den h\u00f6chsten Durchsatzleistungen liegt, sondern dass die Energieeinsparung \u00fcber den kompletten Betriebsbereich der Membranfilter in der gleichen Gr\u00f6\u00dfenordnung liegt und bei geringeren Durchsatzleistungen sogar noch geringf\u00fcgig steigt. Dies kommt dem \u00fcblichen Betrieb kommunaler Kl\u00e4ranlagen sehr entgegen, da dann die Chance besteht, die Membranen tats\u00e4chlich zulaufproportional zu fahren und dabei \u00fcber den gesamten Durchsatzbereich einen sehr geringen Energiebereich zu erm\u00f6glichen.
\nUm einem vorwiegend adsorptiven Membranfouling entgegenzuwirken, werden die Membranen in MBR-Anlagen regelm\u00e4\u00dfig einer chemischen Reinigung unterzogen. Dabei kommt \u00fcblicherweise neben Zitronens\u00e4ure vor allem auch Natriumhypochlorit zum Einsatz, das jedoch aufgrund der damit verbundenen AOX-Bildung aus Umweltgesichtspunkten als kritisch einzustufen ist. Im Rahmen des Betriebs der Demonstrationsanlage wurde daher nach Vorversuchen aus AZ 34834\/01, die Verwendung eines alternati-ven, umweltvertr\u00e4glichen Reinigungsmittels auf Oxone\u00ae-Basis implementiert. Des Weiteren wurde erstmalig sehr erfolgreich eine Intensivreinigung mit dem neuartigen Reiniger durchgef\u00fchrt. Hiermit konnten vergleichbare Reinigungserfolge wie mit Natriumhypochlorit erzielt werden.
\nUrspr\u00fcnglich war eine ETV-Verifizierung (\u201eenvironmental technical verification\u201c) f\u00fcr das Membransystems mit JetSplash\u00ae-Technologie geplant. Jedoch war zu Projektbeginn nicht klar, dass f\u00fcr eine erfolgreiche Verifizierung ein standardisierter, technischer Modul mit allen Serienteilen vorhanden sein muss, inklusive aller technischen Detailzeichnungen, die dann auch im Nachhinein nicht mehr ge\u00e4ndert werden d\u00fcrfen, da ansonsten die Verifizierung ung\u00fcltig wird. Vor diesem Hintergrund zeigte sich im Laufe des Projektes immer mehr, dass eine ETV-Verifizierung w\u00e4hrend des Projektes noch nicht sinnvoll war, da einzelne,
\nkleinere Details im MSG-500-Modul noch einer finalen Optimierung unterlagen. Aus diesen Gr\u00fcnden sollte die ETV-Verifizierung auf das Projekt-Ende verschoben werden. Doch im letzten Halbjahr des Projektes wurde uns dann von Seiten der Verifizierungsinstitution mitgeteilt, dass das ETV-Programm aufgrund von Einsparma\u00dfnahmen nicht mehr von der EU finanziert wird, so dass sich eine weitere Verfolgung der ETV-Verifizierung er\u00fcbrigte.
\nDer Schwerpunkt des Projektes wurde stattdessen auf die betriebstechnische Optimierung gelegt und hier zus\u00e4tzlich auf eine Optimierung der chemischen Reinigung.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die hier erzeugten Ergebnisse wurden auf verschiedene Weisen verwertet, bzw. ver\u00f6ffentlicht:
\n\u2022 Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift \u201ePraxismagazin f\u00fcr Trink- und Abwasserma-nagement WWT\u201c ver\u00f6ffentlicht.
\n\u2022 Die Ergebnisse wurden zudem im Rahmen eines eigenen Messestandes auf der Weltleitmesse f\u00fcr Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft (IFAT) 2022 pr\u00e4sentiert.
\n\u2022 Auch auf der 14. Aachener Tagung Wassertechnologie der RWTH Aachen vom 02. \u2013 03. November 2021 konnten die positiven Ergebnisse aus dem hier vorliegenden Projekt in Form eines Vortrags der \u00d6ffentlichkeit pr\u00e4sentiert werden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Bei dem hier realisierten Betrieb des ersten technischen Moduls mit \u201eJetSplash\u00ae\u201c-Technologie von Membion konnte eine Energieeinsparung f\u00fcr die Modulbel\u00fcftung von bis zu 90 % verifiziert werden. Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass der sowohl Energie- als auch Moduldesign-technisch optimierte MSG-500 Modul vergleichend zum ersten technischen Membion-Modul MSH-500 ohne JetSplash\u00ae-Technologie deutlich mehr Vorteile f\u00fcr Anlagenbetreiber besitzt. Dadurch leistet Membion nicht nur einen signifikanten Beitrag zur Verbesserung der Wasserqualit\u00e4t, sondern auch zu Ressourcen-Einsparungen im Bereich Energie.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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