Sulfatabreicherung mittels Vorwärtsosmose und Hohlfasertauchmodulen
Kurzbeschreibung
Zu den Spätfolgen des Braunkohletagebaus in Deutschland gehört die großflächige Eisen- und Sulfatbelastung von Grund- und Oberflächenwässern. Während die Eisenbelastung durch Grubenwasserreinigungsanlagen und andere Maßnahmen in wesentlichen Teilen gemindert werden kann, werden für die Reduzierung der Sulfatbelastung bislang keine großtechnischen Lösungen betrieben.
Zwar existieren verschiedene Verfahren zur Sulfatentfernung (z.B. Ettringitfällung, Nanofiltration + Fällung, mikrobiologische Sulfatreduktion), allerdings sind diese mit verschiedenen Nachteilen behaftet (teuer, Erzeugung großer Schlammmengen, sehr hoher Platzbedarf).
Im Gesamtvorhaben SULFAMOS soll eine verfahrenstechnische Lösung entwickelt werden, welche neben der Reduzierung der Sulfatbelastung zusätzlich noch eine Wertstofferzeugung in Form von Gips für die Baustoffindustrie beinhaltet.
Die verfahrenstechnische Lösung kombiniert dabei die Prozessstufen Vorwärtsomose und Fällung. Die Vorwärtsosmose bietet im Vergleich zur druckgetriebenen Umkehrosmose Energieeinsparpotentiale und ein wesentlich besseres Scaling-Verhalten auf der Membranoberfläche.
Durch den Betrieb der im Projekt zu realisierenden Demonstratoranlage an verschiedenen Modellstandorten wird gewährleistet, dass die entwickelte Technologie flexibel einsetzbar und an verschiedene Wasserzusammensetzungen anpassbar ist.
Ziele
Im Gesamtvorhaben SULFAMOS werden verschiedene Ziele sowohl auf der Material- als auch auf der Prozessseite angestrebt.
Für den Prozessschritt der Vorwärtsosmose steht die Entwicklung eines neuen Typs Hohlfasermembran mit robuster Außenbeschichtung im Fokus. Mit diesem neuen Membrantyp erfolgt die Entwicklung eines Tauchmoduls für diese Membranen. Diese Tauchmodule werden in einer Verfahrenskombination aus Membranmodul und Fällungsmodul, welches einen kontinuierlichen Betrieb der Gesamtanlage ohne Verblocken der Membranen ermöglicht, in Demonstratorgröße eingebaut. Anhand dieser Demonstrationsanlage werden die Verfahren im Feld an verschiedenen Modellstandorten mit unterschiedlichen Wasserzusammensetzungen getestet und die Produkte Wasser und Gips hinsichtlich ihrer Verwendungsmöglichkeiten qualifiziert.
Mit dem SULFAMOS-Projekt soll als Hauptziel ein Verfahren auf der Basis der kontinuierlichen Vorwärtsosmose entwickelt und demonstriert werden, um Sulfat aus Abwässern, Oberflächen- und Grundwässern so abzureichern, dass diese als Bewässerungs- und Trinkwasser nutzbar sind. Zweites Hauptziel ist es, das in Form von Gips ausgefällte Sulfat als Rohstoff nutzbar zu machen.
