Trinkwasser

Hochleistungs-Membrantechnologie: Kompaktbauweise für Membranfiltrationsanlagen

Ergebnis des Projekts ist eine Konstruktion von Ultrafiltrationsmodulen, in der die Filtratleitung in die Endkappen der Kapillarmembranmodule integriert ist. Die Anlage führt zu einer Platzersparnis und zu erhöhter Flexibilität in der Wasseraufbereitung. 

 

Zusammenfassung

Ziel des Projekts war es, ein Modul-Rack-System zur Ultrafiltration in Vertikalbauweise zu entwickeln, das ohne Sammelleitungen und zusätzlichen Halterungen aufgebaut werden kann. Bei diesem Modell sind die Ultrafiltrationsmodule schräg zueinander gedreht und über eine Filtratsammelleitung zwischen den Modulen verbunden. Die Besonderheit des T-Racks besteht in der Integration des Sammelleiters (PVC) in die Modulkörper; die Filtratsammelleitung setzt sich aus zusammengeschweißten T-Rohrstücken auf den Endkappen der Module zusammen. Gegenüberliegende T-Stücke werden zur Erhöhung der Stabilität mit Querträgern verbunden. Eine Victaulic-Kupplung verbindet den Filtratleiter mit der Filtratsammlung. Die verwendeten Kapillarmodule verfügen über einen Kapillardurchmesser von 0,7 – 1,4 mm (bzw. 1,4 – 2 mm)  und einem Außendurchmesser von 4 mm und können mit auswechselbaren Messingkappen eingesetzt werden. So können die Kosten des Membranteils einer Wasseraufbereitungsanlage drastisch gesenkt werden. Die Konstruktion wurde anhand von Grund-, Meer- und Oberflächenwasser sowie anhand von tertiärem Wasser auf ihre Filtrationsleistung untersucht und optimiert.    

Ergebnisse:

  • Zeitstandfestigkeitsberechnungen (finite Element Methode) zeigen, dass das Modul den Ansprüchen an Belastungswiderstand (5 bar Innendruck, 10 kN Gewichtsbelastung, Berechnungszeitraum 10 Jahre) gerecht wird. 
  • Die Verbindungskupplung von T-Stück und Membranmodul hält einem Druck von 9 bar (100 Stunden Laufzeit) stand. 
  • Der durchgeführte Stresstest belegt, dass die Dichtigkeit der Anlage auch über lange Laufzeiten gewährleistet wird.
  • Eine Anlage mit vier Modulen lässt sich nicht wirtschaftlich betreiben; ohne Einsatz von Flockungsmitteln steigt der Druckverlust rapide, die Permeabilität sinkt, so dass eine Ausbeute von nur 43% erzielt wird. Ein erweiterbares „Big-Modul“ (mind. 8 Kapillarmodule) liefert vergleichsweise bessere Ergebnisse. 
  • Die Membranen können durch chemische Reinigung (pH-Wert 2.0) vollständig regeneriert werden.
  • Durch die Anlage kann der DOC-Gehalt (gelöster Kohlenstoff) von tertiärem Abwasser nach vorheriger Flockung (1,5mg/l Flockungsmittel) um 35% reduziert werden.
  • Die vorgestellte, kompakte Konstruktion führt zu einer Platzersparnis von ca. 60% im Vergleich zu herkömmlichen Racks. 

Weitere Projektdaten

Projekttitel:   Verbundprojekt: Hochleistungs-Membrantechnologie, Teilprojekt 2: Entwicklung und Erprobung eines Modulracksystems und dafür optimierte Betriebsweisen für druckbetriebene Ultrafiltrationsmodule für die Trink- und Industriewasseraufbereitung

Projektnummer: 02WT0659

Projektzeitraum:2 006 - 2009

Projektort: Deutschland (Bayern)

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)