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10/11 | 2012

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Special Trink-, Prozess-

Special Trink-, Prozess- und Abwasser Pilot- und Demonstrationsanlage außen, inklusive optionalem Neutralisationsbehälter Ultrafiltration: Optimale Anlagenauslegung mit Pilotversuchen Bakterien und Viren, die zum Beispiel den Trinkwasseraufbereitungsprozess passieren, stellen eine gesundheitliche Bedrohung für den Menschen dar. Die Ultrafiltration als zusätzliches Verfahren zur Desinfektion ist eine geeignete Technik, um diese pathogenen Keime zuentfernen. Die optimale Anpassung anschwierige Rohwässer erfolgt dabei über Pilotversuche. Arne Werner Die Anforderungen an die Trinkwasser- und Ablaufqualität von Kläranlagen werden immerhöher,umnegativeEinflüsse auf Mensch und Natur zu vermeiden. Im Bereichdes Trinkwassers steht der Schutz des Menschen vor schädlichen Stoffen oder Krankheitserregern wie pathogenen Einzellern, Bakterien und Viren im Vordergrund der Aufbereitung. Um eine sichere Entfernung zu gewährleisten, setzt man hierzu ein Multibarrieren-Prinzip ein, das heißt es werden verschiedene Techniken kombiniert, die jede für sich schoneine ausreichende Entfernung sicherstellen. Im Störfall, bei Ausfalleiner Stufe, kann so sichergestellt werden, dass auch dann eine Entfernung der Stoffe beziehungsweise Pathogene erreicht wird. Im Abwasserbereich hat das Multibarrieren-Prinzip eine geringe Bedeutung. Dafür werden hier Technologien eingesetzt, die in der Vergangenheit eher auf den Bereich des Trinkwassers beschränkt waren, um eine weitergehendeReinigung desAbwasserszuerreichenund Stoffe zu entfernen, die mit denklassischerweise im Bereichder Abwasserreinigung eingesetzten Verfahrennicht oderaber nur zu einemgeringen Maße entfernt werden können. Pilot- und Demonstrationsanlage Zum Einsatz kommen hierbei vermehrtMembranverfahren wiezum Beispiel die Ultrafiltration. Diese arbeitet im Vergleichzur Umkehrosmose bei geringen Drücken. Entfernt werden über die Membranenlediglichpartikulärejedochkeine gelösten Stoffe.Neben Trübstoffen werden aber auch Pilze, Sporen, Bakterien und sogar Viren von den Membranen zurückgehalten. Während man bei bestimmten Wässern mit ähnlichen Zusammensetzungen (beispielsweise Quellwässer) für die Auslegung der Ultrafiltration inklusive der Voraufbereitung verlässliche Erfahrungswerte hat, so ist esbei anspruchsvolleren wie Oberflächenwässern oder kommunalen und industriellen Abwässern häufig notwendig, die Auslegungswerte für die Aufbereitung über Pilotversuche vorOrt zu ermitteln. Während der Einsatz von Labormodulen oder speziellen kleinen Modulen für Pilotversuche prinzipiell möglich ist, hat der Einsatz von Standardmodulen gewisse Vorteile, da sie ein besseres Bild über die erreichbaren Wasserqualitäten und Auslegungsparameter wiedergeben. Ein Scale-Up auf die spätere Anlagengröße wird somit vereinfacht. DiePilot- und Demonstrationsanlage für die Ultrafiltration der Zech Water Technology GmbH erfüllt diese Anforderungen. Der Aufbau und die Aus- 28 UmweltMagazin Oktober -November 2012

Bilder (2): Zech Water Technology Pilot- und Demonstrationsanlage innen: Rohrflockulator (links), Filtrat- und Flockungsbehälter (hinten), Ultrafiltrationsmodule (rechts) legung der Anlagesind so gestaltet, dass vielfältige Fahrweisen und Anpassungen an denBetrieb möglichsind, um für jedes Wasser die geeigneten Parameter einstellenzukönnen. Voraufbereitung Die Rohwasserzufuhr kann auf mehrerenWegen erfolgen, die einenBetrieb der Pilot- und Demonstrationsanlage unter verschiedenen Voraussetzungen ermöglichen. Der installierte Frequenzumformer kann neben einer Tauchmotorpumpe eine beliebige Rohwasserpumpe (zum Beispielvorhandene Brunnenpumpen) ansteuern. Im Falle eines nicht geregeltenRohwasserzulaufs, beispielsweise aus einen Rohrleitungsnetz bei ausreichendemVordruck, stehteine Regelklappe innerhalb des Containers zur Regelung des Rohwasserzulaufs zur Verfügung. Jenach Fahrweise lässt sich so ein Durchsatz von bis zu38,5 Kubikmeter proStunde (m³/h) realisieren. Die Vorreinigung des Rohwassers zumSchutz der nachfolgendenProzesse erfolgt über einen300 Mikrometer(µm) Kantenspaltfilter, der in regelmäßigen Abständen automatisch abgereinigt wird. Im Ablauf des Vorfilters wird Flockungsmittel in die Rohrleitung dosiert. Sofern erforderlich, kann zusätzlich über Säure oder Lauge eine pH-Korrektur vorgenommen werden.Die eigentliche Flockung erfolgt in einem Rohrflockulator mit insgesamt 90 Metern Streckeoderalternativ über Behälter mit frequenzgeregeltenRührwerken.Über verschiedeneAbgänge am Rohrflockulator beziehungsweise über die Füllstandregelung der Flockungsbehälter lässt sichdabei die benötigte Verweilzeiteinstellen. Bei Verwendung der Behälter wird der für die Beschickung der Ultrafiltration benötigte Drucküber eine zusätzlichinstalliertePumpe erzeugt. Ultrafiltration Die Ultrafiltration besteht aus acht „dizzer XL 0,9 MB 60“-Modulen der Inge GmbH mit einerGesamtfläche von 480 Quadratmetern (m²). Das Rack ist als T-Rack ausgeführt und die Ansteuerung erfolgt entweder als ein- oderzweistraßige Anlage. Auf diese Weise ergeben sichdreiBetriebsweisen derAnlage: 7 Betriebsweise 1: mit einer Straße (4 Module–240m²), 7 Betriebsweise 2: mit zwei Straßen als eine Straße (8 Module–480 m²) und 7 Betriebsweise 3: mit zwei Straßen als zwei unabhängige Straßen (2x4Module –2x240 m²). Bei Betriebsweise 1 kann mit überdurchschnittlich hohem Flux gearbeitet werde (bis zu 160Liter pro Quadratmetern und Stunde, l/m² xh). Bei Betriebsweise 2und 3wird die Ultrafiltration dagegen mit einem üblichen Flux von50bis 80 l/m² xhbetrieben.Der Unterschied zwischen den Betriebsweisen 2und 3liegt im Wesentlichen bei der Rückspülung. Währendbei derzweiten beide Straßen gleichzeitig zurückgespült werden,wirdinder drittenjede Straße separat zurückgespült. Der Vorteil derBetriebsweise 3ist,dass weniger Filtrat als Spülwasser vorgehalten werdenmuss. Der innerhalb des Containers installierte Filtrattank mit einem Nutzvolumen von5m³ istfür alleBetriebsweisen ausreichend groß dimensioniert. Bei der Rückspülung wird das Spülwasser über eine separate Leitung entnommen und zur Ultrafiltration gefördert. Um die Membranen in regelmäßigen Abständen von Verunreinigungen zu befreien, die über eine reguläre Rückspülung nicht entfernt werden, können in den Spülwasserstrom zusätzlich Chemikalien dosiert werden. Hierfür sind innerhalb des Containers ineinem ab- getrennten Bereich zusätzlich zu den Dosierstationen für Flockung und pH- Einstellung drei weitere Dosierstation für Säure, Laugeund Natriumhypochlorit installiert. Während der chemisch unterstütztenRückspülungwirdzudem der pH-Wertüberwacht, um mittels automatischer Armaturen bei Über-beziehungsweise Unterschreitung eines vorgegebenen pH-Wertes das Spülwasserin eine optionale Neutralisation umzuleiten. Steuerung und Fernwirktechnik Die Steuerungder Pilotanlage istüber eine SPS inklusive Fernwirktechnik realisiert. Alle Parameter lassen sich über die Visualisierung anpassen. Lediglich wenige, für die eine Anpassung nicht sinnvoll ist, sindfestimProgramm hinterlegt. Dank Fernwirktechnik über eine UMTS-Anbindungist eine Abfrage aktueller Betriebsdaten oder die Anpassung vonBetriebsdatensowohl direkt vorOrt als auchvon jedem Computer mitInternetanbindung möglich. Gerade bei abgelegenen Versuchsstandorten bedeutet dies Zeitersparnis und ein Gewinn an Flexibilität. Einsatzgebiete Die Einsatzgebiete reichen von der Trinkwasseraufbereitung über die industrielle Wasserbehandlung bis zum Einsatz als zusätzliche Stufe imAblauf der kommunalen Abwasserbehandlung. Je nach Bedarf ist eine Kombination mit weiteren Aufbereitungsverfahren wie zum Beispiel Umkehrosmose oderAktivkohlefilter möglich, die ebenfalls fürVersuchszweckeodertemporäre Einsätze von der Zech Water Technology GmbH zur Verfügung gestellt werden können. Auf Basis der Pilotversuche erfolgt dann die Auslegung der Anlage als standardisierte Gestell- oder Containerlösung. Arne Werner, Zech Water Technology GmbH, Großwallstadt, awerner@zech-water.com UmweltMagazin Oktober -November 2012 29

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