Entwicklung eines neuartigen hoch leistungsfähigen und effektiven modularen getauchten Membransystems zur Abwasser- und Klarwasserfiltration (InnoMemSys)
| Förderkennzeichen | KF2488503SA2 |
| Finanzierung | Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie AiF Projekt GmbH ZIM - Kooperationsprojekte |
| Bearbeitungszeitraum | 01.02.2013 - 31.03.2015 |
| Kooperationspartner | GeBaSys GmbH, Gotha |
| Westsächsische Hochschule Zwickau, Fakultät Automobil- und Maschinenbau, Institut Textil- und Ledertechnik, Reichenbach | |
| Projektleitung AP TUD | Dr.-Ing. Volker Kühn |
| Projektbearbeitung TUD | Dipl.-Ing. Jan Kretzschmar Dipl.-Ing. Thomas Schalk |
Zusammenfassung
Das Projekt InnoMemSys zielte auf eine Optimierung und Steigerung der Leistungseigenschaften getauchter Membransysteme ab. Die Auswahl und Beurteilung der Flachmembranen erfolgte u.a. anhand von wirtschaftlichen Kriterien. Die ausgewählten Membranen wurden im Hinblick auf ihre Filtrationseigenschaften bewertet. Hinsichtlich einer energetischen Optimierung des Membransystems erfolgte auf Basis technischer Analysen, Marktrecherchen sowie Literaturstudien die Entwicklung eines Vorzugsdesigns für die Modulkonfiguration einschließlich der Umsetzung der Crossflow-Belüftung. Zur Ableitung strömungstechnischer Optimierungspunkte wurde ein Versuchsstand errichtet, sowie eine numerische Simulation zur Abbildung prozessrelevanter Parameter durchgeführt. Die aus den vorhergehenden Untersuchungen abgeleiteten Ergebnisse wurden an den Projektpartner GeBaSys übergeben und flossen maßgeblich in die Konstruktion der Prototypen ein. Im Rahmen halbtechnischer Versuche wurde deren Leistungsfähigkeit untersucht.
Die halbtechnischen Untersuchungen umfassten zwei Untersuchungszeiträume (27.10.14 - 08.01.15 / 13.01.15 - 09.04.15) mit zwei verschiedenen Prototypen. Zur Überprüfung der Dichtheit der Membrantaschen wurden die Module in Klarwasser getaucht und mit Luft beaufschlagt. Die dabei festgestellten Schwachpunkte hinsichtlich der Dichtheit der Schweißnähte wurden bei der Entwicklung des zweiten Prototyps durch eine Versiegelung der Nähte berücksichtigt.
Im Rahmen des Projektes wurde eine umfassende Recherche der einschlägigen Literatur sowie marktverfügbarer Membranmodule hinsichtlich der Konstruktion und Optimierung der Crossflow-Belüftung durchgeführt. Es wurde u.a. gezeigt, dass durch die Installation von Leitblechen eine gleichmäßige Verteilung der über die Crossflow-Belüftung eingetragenen Luftblasen über den Modulquerschnitt erzielt wird. Dieser strömungstechnische Optimierungsansatz wurde bei der Konstruktion des Prototyps berücksichtigt.
Die Auswertung der chemischen Parameter zur Beurteilung der Reinigungsleistung des Systems ergaben für beide Untersuchungszeiträume durchschnittliche Eliminierungsraten für CSB von 97 % und BSB5 von 99 %. Der im Zulauf befindliche Ammoniumstickstoff wurde nahezu vollständig umgesetzt.
Die Filtration der im Rahmen der kleintechnischen Untersuchungen eingesetzten Membranen erfolgte mittels Schwerkraft (gravity flow). Ein Teil der Untersuchungen erfolgte parallel zu den halbtechnischen Versuchen. Dabei wurden die in einem Rahmen befindlichen Testtaschen oberhalb des Prototyps in den Filtrationsbehälter gehängt und somit dem Abwasser-Schlamm-Gemisch ausgesetzt. In regelmäßigen Abständen wurde die Filtrationsleistung der verschiedenen Taschen bestimmt. Zur Überprüfung von Verblockungserscheinungen an der Membranoberfläche wurden die Taschen ebenfalls in regelmäßigen Abständen dem Filtrationsbehälter entnommen und in Klarwasser getaucht. Anschließend wurde die Filtrationsleistung im Klarwasser bestimmt.
Schlagwörter
Abwasserbehandlung, Membrantechnik, Membranbelebungsverfahren, Plattenmembranen