Membrantechnologie

Hochleistungs-Membrantechnologie: Scale-Up und Inbetriebnahme großtechnischer Membrananlagen

Das vorliegende Forschungsvorhaben umfasst die Optimierung und das Scale-Up von Membranverfahren. Die Ergebnisse sollen zu einem stabileren Betrieb von Ultrafiltrationsanlagen in Kombination mit Flockung und zu einem fehlerfreien Übertragen pilotierter Parameter auf den großtechnischen Betrieb beitragen. 

 

Zusammenfassung

Membranverfahren gewinnen als innovative und kostengünstige Methoden zur Prozess- und Trinkwasseraufbereitung auf dem nationalen und internationalen Markt zunehmend an Bedeutung. Der chemikalienarme Prozess ist auch für hochkontaminierte Wässer geeignet und damit breit einsetzbar. Großtechnische Membrananlagen sind jedoch immer noch mit technischen und wirtschaftlichen Risiken behaftet. Ziel des vorliegenden Projekts war es, unerwartete Permeabilitätseinbrüche in der Anfangsphase des Membrananlagenbetriebs zu mindern, Risiken von fehlerhaften Scale-Ups und späteren Großprojektierungen zu mildern sowie durch die Reduktion von Störstoffen und die Stabilisierung des Betriebs die Gesamtausbeute zu erhöhen. Für die Optimierung des Flockungs- und Membranprozesses wurde eine Testanlage eingesetzt. Die Untersuchungen zum großtechnischen Betrieb fanden an der Trinkwasserproduktions-Anlage (Ultrafiltration) der Wassergewinnungs- und aufbereitungsgesellschaft Nordeifel in Roetgen statt. Der Pilotanlagenbetrieb konnte direkt mit dem Betrieb der großtechnischen Anlage unter denselben Rahmenbedingungen verglichen werden.

Ergebnisse:

  • Zwei Rohwasserparameter sind geeignet, den Flockungsprozess zu beeinflussen; die Aluminiumkonzentration im Rohwasser und der SAK254 (Absorptionskoeffizient, gibt Belastung mit organischen Substanzen an) bzw. der TOC (Gesamtkohlenstoff) zur Gewährleistung einer geringen Al-Konzentration im Permeat und zum anderen zur Verringerung des Risikos der Trihalogenmethanbildung.
  • Der pH-Wert sollte zur Vermeidung einer hohen Al-Restlöslichkeit zwischen 6,5 und 7 liegen.  
  • Die Intensivreinigung der Membran bei pH-Werten von 13 und 1 und bei Temperaturen von 30°C ist möglich, ohne die Membran zu schädigen; auch nach mehrfacher Durchführung von Belastungstests in Form von schnellen Lastwechseln zwischen 30 und 120 l/m2h in jeweils zwei Stunden wurde kein Defekt gefunden.
  • In der großtechnischen Anlage wurden in 31 Monaten Betriebszeit lediglich zwei defekte Kapillare von insgesamt ca. 20 Millionen identifiziert. Dies entspricht einer Defektrate von 3,9 *10-8, die um den Faktor 1000 geringer ist, als postuliert.
  • Ein Scale-Up der Pilotierungswerte ist grundsätzlich möglich, absolute Werte sind jedoch nicht übertragbar. Weitgehend alle Leistungsdaten sind bei der großtechnischen Anlage größer als bei der Pilotanlage.   

Projektbeteiligte

Durchführende Institution

Wassergewinnungs- und -aufbereitungsgesellschaft Nordeifel mbH (WAG)

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Verbundprojekt: Hochleistungs-Membrantechnologie, Teilprojekt 3: Wissenschaftliche Untersuchungen zur Inbetriebnahme und zum Langzeitverhalten der großtechnischen zweistufigen Membrananlage der TWA Roetgen

Projektnummer: 02WT0660

Projektzeitraum: 2006 - 2008

Projektort:  Deutschland (Nordrhein-Westfalen)

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)