Wasserrückgewinnung aus Haldensickerwässern auf der Basis von Membrandestillationsprozessen und Kopplung mit Kristallisation
Kurzbeschreibung
Derzeit fallen jährlich mehrere Mio. m3 salinarer Sickerwässern aus Rückstandshalden in Deutschland an, die zum überwiegenden Teil durch die Einleitung in Gewässer entsorgt werden müssen. Etablierte Aufbereitungsmethoden wie die Umkehrosmose oder die Eindampfung scheiden aus technischen bzw. ökonomischen Gründen aus. Die Membrandestillation (MD) ist eine relativ neue Technologie zur Aufkonzentrierung von Lösungen, welche auch für hochkonzentrierte Salzlösungen geeignet ist. Die Möglichkeit niederkalorische Wärmequellen zu verwenden und zu erwartende, niedrige Investitionskosten sind vielversprechende Aspekte für die Nutzung der MD in diesem Zusammenhang. Allerdings steht die Entwicklung eines an die Anforderungen angepassten geeigneten Verfahrens einschließlich geeigneter Vakuum-MD (VMD) Module noch aus. Dies gilt sowohl für die bereits eher etablierten Polymermembranen als auch für Neuentwicklungen keramischer Membranen, die weitgehend noch höhere chemische, thermische und mechanische Stabilitäten bieten. Im Projekt soll durch Kombination der Verfahren VMD und Kristallisation ein optimierter Gesamtprozess entwickelt werden, bei dem aus den Haldensickerwässern verwertbare Salze oder Salzlösungen und destilliertes Wasser gewonnen werden können. Das Verfahren soll vor Ort mit einer Pilotanlage getestet und anschließend einer technisch-ökonomischen Bewertung unterzogen werden. Um dies zu erreichen ist eine Weiterentwicklung der Technologie der MD, sowie der keramischen MD-Membranen notwendig. Das Projekt wird von 5 Partnern mit unterschiedlichen Arbeitsschwerpunkten bearbeitet.
Ziele
Ziel ist die Entwicklung eines effizienten Aufbereitungsverfahrens für Haldensickerwässer, durch Kombination von Wasserentzug durch Membrandestillation und anschließender Kristallisation und Demonstration des Verfahrens im Feldversuch. Dabei sind folgende zentrale Einzelziele definiert: Entwicklung von geeigneten Membranen und Membrandestillationsmodulen. Gewinnung von Wasser und verwertbaren Salzen oder Salzlösungen. Eine Energieeffizienz des Trennprozess gemessen an einem GOR von mindestens zwei und vergleichbar zu einer zweistufigen technischen Eindampfung. Geringere Investitions- und Betriebskosten als bei konventionellen Verfahren, insbesondere als bei einer zweistufigen technischen Eindampfung. Die Pilotanlage soll mit einer Kondensatleistung von mindestens 30 l/h eine praxisnahe Erprobung ermöglichen. Ziel ist der Nachweis, dass der Prozess kontrolliert und stabil gefahren werden kann, d.h. dass eine Kristallisation von Salzen im Membrandestillationsmodul dauerhaft vermieden und die Übersättigung in einer räumlich getrennten Kristallisation kontrolliert abgebaut wird.
