Membrantechnologie

Nachhaltiges Abwasser- und Abfallkonzept für urbane Räume in China – Ultraschallreinigung von Filtermembranen

Untersuchungsgegenstand des Projektes ist die Reinigung von Filtermembranen mittels Ultraschall, um Verschmutzungen entgegenzuwirken. Die Laborversuche zeigen, dass es einen optimalen Frequenz- und Intensitätsbereich für die Ultraschallreinigung von Polyethersulfon-Membranen gibt. Auch die ersten Ergebnisse in der Pilotanlage sind vielversprechend und zeigen die positive Wirkung der Ultraschallreinigung. 

 

Zusammenfassung

Die Membrantechnik findet ihren Einsatz in der Aufbereitung von Oberflächenwässern, wobei sich an der Filtermembran Verschmutzungen ablagern können (Fouling). Um einen sicheren Betrieb der Membranen zu gewährleisten, können diese mittels Ultraschall gereinigt werden. Dabei soll die anfängliche Durchlässigkeit wieder erreicht und die Standzeit der Membranen erhöht werden. Grundsätzlich muss dabei beachtet werden, dass das Material durch Kavitationserosion (Kavitation: Bildung und Auflösung von Dampfblasen) an der Oberfläche geschädigt und durch eine zu hohe Intensität zum Schmelzen gebracht werden kann. Diese mechanische Wirkung der Kavitation ist frequenzabhängig und nimmt mit steigender Frequenz ab – eine Beschädigung der Membranen durch Kavitation sollte in jedem Fall vermieden werden.

In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern wurden Ultraschallkomponenten für eine Versuchsanlage gebaut, die eine praxisrelevante Überprüfung zulässt. Dazu wurde eine Anlage gebaut, die im kontinuierlichen Durchlaufversuch mit Flusswasser zweistraßig einen Vergleich der Ultraschallreinigungstechnik mit herkömmlicher Reinigungstechnik zulässt.

 

Ergebnisse:

  • Nach einer Einwirkungsdauer des Ultraschalls von 97 min in enthärtetem Stadtwasser bei ca. 20-25 °C Badtemperatur konnte mit Mikroskop-optischen Methoden keine Durchlöcherung der Polyethersulfon-Membran im Oberflächenbereich der Rahmenmitte nachgewiesen werden.
  • Auf der Polyethersulfon-Seite zeigt sich ein Abreinigungseffekt für Verschmutzungen und Polyethylen-Faserreste, der bereits mit bloßem Auge erkennbar ist.
  • Bei einer Ultraschallfrequenz von 130 kHz zeigt sich ein ausreichender Reinigungseffekt an der verschmutzten Membran.
  • Nach 2.160 min Ultraschalleinwirkung wurden keine Beschädigungen auf der trennaktiven Seite gefunden. Auch änderten sich weder Aussehen noch Anzahl der Vertiefungen und hellen Stellen durch die Ultraschalleinwirkung.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Verbundprojekt: Semizentrale Ver- und Entsorgungssysteme für urbane Räume Chinas, Teilprojekt 4: Ultraschalleinsatz zur Membranreinigung in der Trinkwasseraufbereitung

Projektnummer: 02WD0609

Projektzeitraum: 2005 - 2007

Projektort: Deutschland (Baden-Württemberg), China

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)