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, 24.09.2012
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?
1) Was ist Umkehrosmose? Osmose Hochkonzentriertes Semipermeable Membran Niederkonzentriertes
1) Was ist Umkehrosmose? Osmose Hochkonzentriertes Semipermeable Membran Niederkonzentriertes Ausgleichstriebkraft: osmotischer Druck
1) Was ist Umkehrosmose? Umkehrosmose Druck Hochkonzentriertes Semipermeable Membran Niederkonzentriertes
1) Was ist Umkehrosmose? Umkehrosmose Überwindung des osmot. Drucks Druck Feed Hochkonzentriertes Semipermeable Membran Niederkonzentriertes Permeat
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
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
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
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
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
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
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
4) Forschung 0,40 Channel length / m 0,60
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