Neuste Entwicklungen im laufenden Forschungsprojekt konzentrieren sich auf tubulare Mehrkanalelemente mit Membranflächen von mehr als 1,3 m3 pro Element sowie auf Rotationsscheibenfilter mit Durchmessern größer 152 mm.
Aktueller Schwerpunkt liegt auf den neuentwickelten Rotationsscheiben. Diese Filterscheiben bringt enorme mechanische Stabilität mit. Im aktuellen Projekt wird versucht, diese in unterschiedlichen Durchmessern, aber auch mit unterschiedlichen Membranen/ Porengrößen (MF, UF, NF) zu synthetisieren. Aktueller Standard am Markt sind MF- und UF-Membranen mit entsprechenden Porengrößen. Die realisierten Nanofiltrationsmembranen auf Rotationsscheiben sind eine Weltneuheit. Membransysteme mit Rotationsscheibenfilter bilden sicherlich eine Anwendungsnische. Allerdings haben sie einige Vorteile. Sie gelten u.U. als energieeffizienter zu betreiben als vergleichbare Cross-Flow-Filtrationssysteme. In einigen Anwendungen ermöglichen sie erstmals auch den Einsatz von Membran (Verarbeitung von Lösungen mit höheren Feststoffgehalten). Die Möglichkeit solche Filtrationssysteme zukünftig mit NF-Membranen ausstatten zu können, kann u.U. ganz neue Applikationen ermöglichen. Die ersten Untersuchungen bezüglich der Membranqualitäten auf Scheiben mit einem Durchmesser ab 312 mm ergaben Rückhalte im Bereich der tubularen Verwandten. Die Arbeiten zur Charakterisierung sind noch nicht abgeschlossen.
An der Hochschule Hof gab es erste Versuche im Labormaßstab zu hydrodynamisch erzeugter Kavitation sowohl für einzelne Abwasserströme als auch für Retentat aus der Nanofiltration. Es wurden stark hemmende Inhaltsstoffe – vermutlich Mischung diverser Biozide und Tenside unbekannter Zusammensetzung analysiert und eine Verbesserung des anaeroben Abbaugrades durch die Vorbehandlung im kavitativen Strömungsfeld realisiert.
Abbildung 1 (rechts): Hydrodynamisch erzeugte Kavitation in Düsenströmungen. (Quelle: ReWaMem).
Somit ergab sich eine Erhöhung der Biogasausbeute z.T. um mehr als 50% durch Vorbehandlung durch Kavitation.
Die UV-VIS-Analysen zeigen mehrere Optima in Abhängigkeit der Einwirkdauer unter Kavitation.
Zukünftig sollen Variation unterschiedlicher Düsengeometrien zur Erzeugung hydrodynamischer Kavitation und deren Wirkung auf die Abwasserinhaltsstoffe sowie ein experimentelles Herausarbeiten optimaler Prozessparameter mit dem Ziel einer verbesserten biologischen Abbaubarkeit der Inhaltsstoffe und einer hohen Biogasausbeute untersucht werden.
Bei der Firma E.S.C.H GmbH lag bei einem Projekttreffens die Vorstellung der entwickelten Pilotanlage im Fokus, welche zunächst im Technikum der E.S.C.H. GmbH betrieben wurde. Neben dem Nachweis der prinzipiellen Funktionsfähigkeiten des zu entwickelten Reinigungsverfahrens mittels neuartiger keramischer Nanofiltrationsmembranen, steht das Erreichen definierter Zielqualitäten des Recyclingwassers und die energetische Bewertung des Filtrationsprozesses im Mittelpunkt. Auf der Basis, der im Projektteam definierten Zielkriterien, konnte die Pilotanlage mit einem erweiterten Mess-, Steuerungs- und Regelungskonzept, welches sowohl die Stoffströme und deren Qualitäten, als auch die Wärme- und Energieverbräuche berücksichtigt, geplant und entwickelt werden. Die konzipierte Anlagensteuerung ermöglicht einen automatisierten Versuchsbetrieb mit sekündlicher Datenaufzeichnung.
Abbildung 2 (links): Pilotanlage bei E.S.C.H. (Quelle: ReWaMem).
Die Anlage wurde so gebaut, dass verschiedene Membran-Geometrien getestet werden können. Außerdem wurde diese so ausgelegt, dass die Bedingungen aus der Praxis einer Wäscherei, wie unterschiedliche Temperaturbereiche, Wäscherei-Abwasserzusammensetzungen und Durchsätzen von bis zu 1,5 m³/h, bereits in den Technikumsversuchen simuliert werden können.
Ankündigungen / Anstehende Veranstaltungen:
- Vortrag anlässlich der EuroMembrane 2020, 20-24 November 2022 in Sorrento (Naples, Italy, https://www.euromembrane2022.eu/).
Titel: Novel ceramic filtration disks, first characterization and application in the field of nanofiltration
