Das Ziel des Verbundvorhabens Med-zeroSolvent besteht in der Entwicklung eines energieoptimierten, mehrstufigen Verfahrens zur Aufbereitung lösungsmittelhaltiger Prozesswässer aus der Herstellung von Dialysemembranen. Die Möglichkeit, aufbereitete Prozesswässer zurück in den Herstellungsprozess zu führen, steht dabei im Fokus.
Die Untersuchungen werden exemplarisch mit den organischen, stickstoffhaltigen Lösungsmitteln N,N-Dimethylacetamid (DMAc) und N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) durchgeführt. Schwerpunkte bilden die Untersuchung biologischer Verfahren zum Lösungsmittelabbau und die weitergehende Behandlung mit Membranverfahren. Neben aeroben Biofilmverfahren werden anaerobe Verfahren zur Bestimmung des Biogaspotentials durchgeführt.
Die bisher durchgeführten Arbeiten befassten sich mit der Ermittlung der Grundlagen, der Methodenentwicklung, der Durchführung von kleintechnischen Abbauversuchen und Vorbereitungsmaßnahmen für die Bemessung und Errichtung einer Pilotanlage. Die Methodenentwicklung für den Nachweis von Dimethylacetamid, des primären Abbauproduktes Dimethylamin sowie von N-Methyl-2-pyrrolidon sind abgeschlossen worden. Eine Methode für den Nachweis von Bisphenol A befindet sich in der Entwicklung, ebenso eine Onlinemethode für den Nachweis von DMAc. Zur Bewertung der Toxizität der unbehandelten und behandelten Abwässer werden Biotests durchgeführt.
In einem Werk zur Produktion von Dialysatoren werden zur Zeit vor-Ort-Untersuchungen vorgenommen, u. a. Prozessanalysen zur qualitativen und quantitativen Beschreibung der Wasser- und Wärmeströme sowie Untersuchungen zum Niederschlagswasseranfall zur Bewertung möglicher Nutzungsoptionen.
Gegenwärtig werden verschiedene Verfahren im Labormaßstab untersucht, die später miteinander in einer Pilotanlage kombiniert werden. Begonnen wurde mit naturnahen Verfahren (zweistufige Pflanzenkläranlagen). Der Fokus der Untersuchungen lag zunächst auf der Auswahl eines geeigneten Korngrößengemischs. Diese Versuche sind erfolgreich abgeschlossen worden. Unabhängig von der Korngrößenverteilung wurde in allen Versuchen ein vollständiger DMAc-Abbau erreicht. Mit der Vorzugsvariante werden momentan Parallelversuche mit einer synthetischen DMAc-Lösung und mit realem bei der Membranherstellung anfallenden Abwasser durchgeführt. Ziel ist die Bewertung der Übertragbarkeit der auf Basis der synthetischen DMAc-Lösung bisher erzielten Versuchsergebnisse. Eine weitere Versuchsanlage mit trägergestützter Biomasse befindet sich im Einfahrbetrieb (MBBR).
Neben den für die Pilotanlage relevanten Verfahren werden anaerobe Abbauversuche zur Bewertung alternativer Verfahrensvarianten durchgeführt. Zwei Versuchsreihen zur Bestimmung der anaeroben Abbaubarkeit und des Biogaspotentials von DMAc in Batchtests sind erfolgreich abgeschlossen worden. Gegenwärtig laufen kontinuierliche Anaerobversuche zum Abbau von DMAc.
Die für die Bemessung und Fertigung der Pilotanlage notwendigen Abstimmungen sind weitgehend abgeschlossen worden. In diesem Rahmen wurden ein Anlagenlayout und die Schnittstellen für die Projektbeteiligten definiert. Für die Pilotanlage ist die Entwicklung eines Online-Steuerungssystems unter Einbeziehung der Wasserressourcen vorgesehen. Die entsprechenden Grundlagen wurden geschaffen. Zum einen ist ein Modell zur Optimierung der Wassernutzung entwickelt worden, zum anderen wurde mit Entwicklungsarbeiten zur Erstellung eines Modells für die Abbildung der Biofilmprozesse begonnen.
Das Projekt wird aktiv in Lehrveranstaltungen an der TU Dresden einbezogen. Im Januar 2022 wurden im Hydrobiologischen Seminar des Instituts für Hydrobiologie siedlungswasserwirtschaftliche und ökotoxikologische Aspekte des Projektes erläutert. Im Praktikum des Masterstudiengangs Hydrobiologie im Mai 2022 wurden die Versuchsanlagen vorgestellt und ökotoxikologische Untersuchungen mit Proben der Versuchsanlage durchgeführt.
Bildunterschriften:
Abbildung 1: Laborversuchsanlage zur Behandlung von DMAc in zweistufigen Vertikalfiltern (Quelle: Thomas Schalk, Professur für Siedlungswasserwirtschaft)
Abbildung 2: Laborversuchsanlage zur Behandlung von DMAc in Biofilmreaktoren (Quelle: Thomas Schalk, Professur für Siedlungswasserwirtschaft)
