Trinkwasser aus Abwasser: Was beim Recycling mit Umkehrosmose alles zu beachten ist

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1 Fakultät Umweltwissenschaften Fachrichtung Hydrowissenschaften Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft, Professur Wasserversorgung Trinkwasser aus Abwasser: Was beim Recycling mit Umkehrosmose alles zu beachten ist Dipl.-Ing. Nadine Siebdrath Technische Universität Dresden Professur Wasserversorgung wat 2012 Dresden - DVGW-Hochschulforum,

2 Übersicht Was ist Umkehrosmose? Anwendung in der Abwasseraufbereitung? Was ist das besondere an sekundären Abwässern? Was sollte man bei der Aufbereitung sekundärer Abwässer mittels Umkehrosmose beachten? Forschungspotential?

3 1) Was ist Umkehrosmose? Osmose Hochkonzentriertes Semipermeable Membran Niederkonzentriertes

4 1) Was ist Umkehrosmose? Osmose Hochkonzentriertes Semipermeable Membran Niederkonzentriertes Ausgleichstriebkraft: osmotischer Druck

5 1) Was ist Umkehrosmose? Umkehrosmose Druck Hochkonzentriertes Semipermeable Membran Niederkonzentriertes

6 1) Was ist Umkehrosmose? Umkehrosmose Überwindung des osmot. Drucks Druck Feed Hochkonzentriertes Semipermeable Membran Niederkonzentriertes Permeat

7 1) Was ist Umkehrosmose? Umkehrosmose Überwindung des osmot. Drucks - Dichteste, druckgetriebene Membran - Diffusionsmedium keine Poren - Hält einwertige Ionen/ kleine Moleküle zurück Pozessdrücke zwischen 5 und 100 bar Starke Aufkonzentrierung des Feedstroms; - RO-Trains 4-8 m Länge, mehrstufig, hohe Ausbeute

8 1) Anwendung im der RO Abwasserrecycling? Hochreine Wässer in der Ölindustrie - Bsp Emmen, NIEDERLANDE Bewässerung in der Landwirtschaft Desinfektion/ Entfernung von Spurenelementen - Sekundäre Abwässer als günstige Ressource in ariden Gebieten ISRAEL SPANIEN AUSTRALIEN KALIFORNIEN SAUDI ARABIEN NAMIBIA aus: WATER REUSE, T. Asano

9 2) Was ist das besondere an sekundären Abwässern? Durchlaufen mechanische und chemisch-biologische Reinigungsstufe Enthalten komplexe Wassermatrix: - Partikel - Lebende Organismen (Mikroorganismen, Viren) - Organische Moleküle - Salze

10 3) Was sollte man bei der Aufbereitung sekundärer Abwässer mittels Umkehrosmose beachten? Starke Aufkonzentrierung + komplexe Wassermatrix = MEMBRANFOULING Mikroorganismen Biofouling Org. Moleküle organisches Fouling Salze Scaling Partikel Verblocken Feedspacersystem Außerdem komplexe Interaktionen (Calcium, Phosphate, ) Notwendige Voraufbereitung

11 3) Was sollte man bei der Aufbereitung sekundärer Abwässer mittels Umkehrosmose beachten? Voraufbereitung: Entfernung der - Partikel: Ultrafiltration - Phosphate: Flockung - Organische Moleküle: Flockung/ Aktivkohle/ Biofiltration Forschungspotentiale durch Prozessoptimierung: - notwendige Verfahrenskombination ermitteln Pilottests - Einfluss versch. Parameter auf den Foulingprozess - Erhöhung der Ausbeute/ Kosteneinsparung durch Foulingminimierung

12 4) Forschungsprojekt an der TUD Veränderung der Strömungsverhältnisse über der Membran Länge und Zeit Konzentration gelöster Wasserinhaltsstoffe Konzentrationspolarisation Foulingschicht Fluss/ Permeabilität Rückhalt Überströmgeschwindigkeit/ Scherkräfte Druckverluste/ osmotische Drücke

13 4) Forschungsprojekt an der TUD Bilaterales Projekt: (D IL) Foulingminimierte Rückgewinnung sekundärer Abwässer mittels Umkehrosmose - Vorbehandlung (KA Beer Sheva) - Foulingentwicklung auf der Membran Einfluss Hydrodynamik über Länge und Zeit - Einfluss verschiedener Wasserinhaltsstoffe - Erstellung von CFD-Modellen - Entwicklung passender Versuchsanlagen pressure drop / bar 2,5 2 1,5 1 0,5 0 exp up (2,5 bar feed p) exp down (2,5 bar feed p) theoretical exp up (15 bar feed p) exp down (15 bar feed p) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 linear flow velocity / m/s

14 4) Forschung 0,40 Channel length / m 0,60

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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