Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Erprobung des Membranbioreaktor-Verfahrens zur biologischen Regeneration von Entfettungsl\u00f6sungen, um eine Minimierung der Stoffverluste und des Abwasseranfalls gegen\u00fcber der alkalischen Hei\u00dfentfettung (T = 60 \u00b0C) zu erreichen, die \u00fcblicherweise zur Entfettung metallischer Werkst\u00fccke in Galvanikbetrieben eingesetzt wird.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAusgangspunkt der Verfahrensentwicklung bildete die Charakterisierung sowie die Auswahl von geeigneten keramischen Flachmembranen f\u00fcr den getauchten Betrieb im Bioreaktor. Auf Basis dieser Untersuchungen war ein f\u00fcr das Projekt geeignetes Membranmodul zu konstruieren und zu bauen. Parallel zur Membranauswahl sollte ein Tensidsystem entwickelt und getestet werden, das einerseits die geforderte Entfettungswirkung im betrieblichen Entfettungsbad aufrechterh\u00e4lt, andererseits jedoch die geringste negative Wechselwirkung mit dem ausgesuchten Membrantyp hat. Neben dem Bau einer Pilotanlage – in Abstimmung mit der Modulkonstruktion – sollte in einem insgesamt 6-monatigen Vor-Ort-Versuchsbetrieb das entwickelte Verfahren erprobt werden. Hierf\u00fcr wurde vorgesehen, die Entfettungsstation einer Prozessbadlinie eines Galvanikbetriebes komplett auf die zu untersuchende Betriebsweise umzustellen. Im Rahmen des Versuchsbetriebs war neben den biologischen Vorg\u00e4ngen zu untersuchen, wie sich der R\u00fcckhalt der Membranen f\u00fcr Kohlenwasserstoffe (KW) wie \u00d6le und Fette bzw. die Durchl\u00e4ssigkeit f\u00fcr die Tenside im Langzeitbetrieb verh\u00e4lt. Auch die hydraulische Leistungsf\u00e4higkeit der Membranen sollte noch weiter optimiert werden. Letztendlich war das entwickelte Verfahren auch dahingehend zu beurteilen, inwiefern die Umstellung der Entfettungsstation einen Einfluss auf die Qualit\u00e4t der Entfettungswirkung hat. Abschluss des Vorhabens sollte eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung darstellen, woraus Potenziale \u00fcber den Einsatz des Verfahrens f\u00fcr unterschiedliche Anwender abgeleitet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Zum Einsatz kamen keramische Mehrkanal-Flachmembranen, welche getaucht in dem Bioreaktor installiert werden. Im Rahmen von Laboruntersuchungen wurden Membranmuster zweier Herstellerfirmen auf ihre Tauglichkeit f\u00fcr diese spezielle Trennaufgabe untersucht und unter Ber\u00fccksichtigung verschiedener Kriterien auch ausgew\u00e4hlt. Die optimale Betriebsweise der Membran und auch die effektivste chemische Reinigungsstrategie unter realistischen Betriebsbedingungen wurde evaluiert. Auf Basis dieser Untersuchungen und unter Ber\u00fccksichtigung von konstruktiven Randbedingungen wurde ein f\u00fcr den Pilotbetrieb geeignetes Membranmodul gebaut. Neben Packungsdichte und den hydrodynamischen Verh\u00e4ltnissen musste besonders die Art Einklebung der Membran (Verbindung Membran\/Modul) ber\u00fccksichtigt werden, wobei sich nur ein Kleber aus einer Reihe untersuchter als geeignet herausstellte. Zeitgleich zu den Laboruntersuchungen wurde ein Tensidsystem ausgesucht, zusammengestellt und erfolgreich in Vorversu-chen unter realen Bedingungen bei der Fa. Sessler getestet. Damit wurde die optimale Entfettungswirkung erreicht und zugleich wurden keine Membransch\u00e4den verursacht. Mit Umstellung der alkalischen Hei\u00dfentfettung auf das Membranbioreaktor-Verfahren (bei 40 \u00b0C und pH-Werten zwischen 8 und 9,5) und einem Tensidsystem bestehend aus dem Reiniger Kleanex P-1072 in Kombination mit dem Tensidzusatz Kleanex P-1008K (beides Produkte des Projektpartners Fa. Kunz) wurden die Ziele erreicht.
\nDie Ergebnisse des Vor-Ort-Probetriebs zeigten, dass mit der ausgew\u00e4hlten Membran ein stabiler und zuverl\u00e4ssiger Langzeitbetrieb unter Praxisbedingungen m\u00f6glich ist. Hinsichtlich der Reinigungsleistung des Membranbioreaktors wurden alle Anforderungen eingehalten. Im Permeat konnten keine Feststoffe nachgewiesen werden, was die Integrit\u00e4t der Membran belegt. Damit ist auch sichergestellt, dass keine Verschleppung von Biomasse in das Entfettungsbad und nachfolgende Prozesse stattfindet. Bezogen auf Kohlenwasserstoffe betrug die Reinigungsleistung des verwendeten Membranbioreaktors \u00fcber 85 %, wobei die KW-Reduktion sowohl durch den biologischen Abbau des \u00d6ls als auch durch den KW-R\u00fcckhalt der Membranen bewirkt wurde. Trotz einer deutlichen Aufkonzentrierung der KW im Bioreaktor wurde eine konstant gute Permeatqualit\u00e4t mit KW-Gehalten von < 70 mg\/l erreicht. \nDer R\u00fcckhalt der Membranen f\u00fcr die nichtionischen Tenside lag - wie angestrebt - deutlich niedriger, so dass die nichtionischen Tenside in der Aufbereitungsanlage durchschnittlich lediglich um 20 % reduziert wurden. Der Permeatfluss der keramischen Membranen lag im Durchschnitt bei 5 l (m2h). Durch Modifizierung des R\u00fccksp\u00fclvorgangs und der Art der \u00dcberstr\u00f6mung der Membranen konnte letztlich ein konti-nuierlicher Permeatfluss von 8 l (m2h) erreicht werden - bei gleichzeitiger Energieeinsparung von ca. 70 %.\nMit Umstellung des Entfettungsprozesses von einer herk\u00f6mmlichen Hei\u00dfentfettung auf das Membranbio-reaktor-Verfahren (in Kombination mit dem entwickelten Tensidsystem) zeigte sich, dass die Wirkungs-weise des Entfettungsbades mindestens genauso gut zu bewerten ist. Eine wesentliche Verschleppung von nicht emulgierten KW in nachfolgende Prozessstufen konnte nicht nachgewiesen werden.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nErste Untersuchungsergebnisse und Betriebserfahrungen mit der Pilotanlage wurden auf dem 10. Aachener Membran-Kolloquium im M\u00e4rz 2005 pr\u00e4sentiert und in den dazugeh\u00f6rigen Preprints ver\u00f6ffentlicht. Im Mai 2005 wurden Ergebnisse im Jahresbericht der upt GmbH ver\u00f6ffentlicht. Weitere Publikationen in wissenschaftlichen und auch branchenspezifischen Zeitschriften sind in Vorbereitung.\n\n\nFazit\n\nDas Membranbioreaktor-Verfahren zur biologischen Regeneration von Entfettungsl\u00f6sungen konnte vom Labor- in den technischen Ma\u00dfstab \u00fcberf\u00fchrt werden und wurde unter realen Bedingungen in einem Gal-vanikbetrieb erfolgreich erprobt. Das Verfahren bietet eindeutig neben \u00f6konomischen auch \u00f6kologische Vorteile gegen\u00fcber der herk\u00f6mmlichen Hei\u00dfentfettung. Nach derzeitigem Kenntnisstand ist davon auszugehen, dass die bei den Untersuchungen erzielten Ergebnisse grunds\u00e4tzlich auf die Branche \u00fcbertragbar sind.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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