Wasser | Membranfiltration

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Tertiäre Wasseraufbereitung: Membranfiltration

Ziel

  • Trennung von organischen Stoffen
  • Konzentration von Salzen, organischen Verbindungen, Mikroorganismen und Feststoffen
  • Reinigung, Desinfektion

Prinzip

Die Membranfiltration ist eine Trenntechnik, bei der das Abwasser unter Druck durch eine semipermeable Membran gepumpt wird. Je nach Porengröße der Membran können unterschiedliche Verschmutzungen vermieden werden. Generell wird unterschieden zwischen:

  • Mikrofiltration: 5 µm bis 0,1 µm (Bakterien und Schwebstoffe)
  • Ultrafiltration: 0,1 µm bis 20 nm (Eiweiße, Makromolekülen und Viren)
  • Nanofiltration: 20 nm bis 1 nm (mehrwertige Salze, kleine gelöste organische Verbindungen)

Die Eigenschaften der Membran (Porengröße, Porosität usw.) bestimmen den Druck, der erforderlich ist, um den gewünschten Wasserfluss durch die Membran zu erreichen. Während des Filtrationsprozesses bildet sich auf der Membran ein Verunreinigungskuchen, der den Transmembrandruck erhöht. Zur Kontrolle der Membrankontamination werden verschiedene kontinuierliche und diskontinuierliche Reinigungstechniken eingesetzt (z.B. Rückspülung, Belüftung, Querstromfiltration, chemische Reinigung, etc.)

Mit spiralförmig gewickelten Membranen, Plattenmembranen, Rohrmembranen und Hohlfasermembranen sind zahlreiche Konfigurationen möglich. Um die Membranen zu schützen, ist eine entsprechende Vorbehandlung oft unerlässlich.

Die Membranfiltration ist eine Trenntechnik, bei der eine gereinigte Strömung (Permeat) und eine konzentrierte Strömung (Konzentrat) erhalten werden. Das Konzentrat nach der Filtration sollte daher weiter behandelt werden.

Schema

Anwendungen

Die Einsatzmöglichkeiten der Membranfiltration sind vielfältig. Nachfolgend einige Beispiele für die Wasseraufbereitung:

  • MF/UF: Membranbioreaktor (MBR), Umkehrosmose (RO) Vorbehandlung, Produktion von Prozesswasser aus Oberflächenwasser oder gereinigtem Abwasser, Behandlung von Farbabwasser.
  • NF: Entfernung von organischen Restkontaminationen in der Trinkwassergewinnung, Rückgewinnung von Farbstoffen

Projektbeispiel

Ultrafiltration (UF) von Farbabwässern mit keramischen Membranen

Betriebskosten

Im Vergleich zu anderen Filtrationsverfahren wie der Sandfiltration ist die Membranfiltration energieintensiv. Der Energieverbrauch ist oft mit Maßnahmen zur Kontrolle der Membranverunreinigung wie Pumpenenergie, Belüftungsenergie und Chemikalien verbunden. Darüber hinaus ist auch die Lebensdauer der Membranen begrenzt und muss alle 5 bis 10 Jahre erneuert werden.

Ansatz von Trevi

Die Filtrierbarkeit mit Membranen ist für jedes Abwasser unterschiedlich. Deshalb führt Trevi immer Pilotversuche durch. Auf diese Weise wird ein realistischer Fluss erzielt, bei dem die Lebensdauer der Membranen maximiert und die Reinigungshäufigkeit begrenzt wird.