Aufrufe
vor 4 Jahren

12 | 2012

  • Text
  • Unternehmen
  • Umweltmagazin
  • Dezember
  • Betrieb
  • Deutschland
  • Einsatz
  • Energie
  • Zudem
  • Inder
  • Technik

Technik &Management

Technik &Management Wasser/Abwasser Trinkwasseraufbereitung mittels Membrantechnik Bild: Anja Skeide/Pixelio Aktuell werden Umkehrosmoseanlagen in Wasserwerken als zentrale Aufbereitungsstufe immer beliebter. Die Enthärtung des Trinkwassers steht hierbei oft im Fokus dieser Aufbereitungstechnik – aber auch weitergehende Ziele wie die Reduzierung des Sulfatgehalts können erreicht werden. Roman Laux Die Membrantechnik gehört heute zu den wichtigsten, modernsten und umweltfreundlichsten Techniken bei der Wasseraufbereitung. Unabhängig davon, ob Reinwasser in großen Mengen wie bei der Trinkwasseraufbereitung oder Reinstwasser in kleinen Einheiten benötigt wird, die Anwender stellendieselben Forderungen: diewirtschaftliche und gleichzeitig umweltfreundliche Erzeugung der benötigten Wasserqualität. Hierbei empfehlensich als kostengünstige und effektive Ergänzung zu konventionellen Entsalzungsanlagen membrantechnische Anlagen wie Umkehrosmoseanlagen. Der besondere Vorteil der Umkehrosmosetechnik gegenüber anderen Verfahren inder Wasseraufbereitung liegt darin, dass neben der Entfernung von gelösten Salzen auch Bakterien, Keime oder andere Partikel sowie gelöste organische Substanzen verringert werden. Außerdem benötigen membrantechnische Anlagenfür den Betrieb eine vergleichbar sehr geringe Menge an Chemikalien. Somit werden keine zusätzlichen Salze in das Abwasser abgegeben, sondern nur die Salze, die auch schon vorher Bestandteil des Rohwassers waren. Aus ökologischer Sicht bedeutet dieseinengroßenFortschritt, da die Gesamtsalzbelastung gleich bleibt. Dies zeigtdie Umweltfreundlichkeitder Umkehrosmosetechnik. Rohwasser mit hohem Sulfatgehalt Häufig vorkommende geogene Grundwasserversalzungen, definiert über hohe Sulfat-, Natrium- und Chloridkonzentrationen in Bezug auf die verschärften Grenzwerte der novellierten Trinkwasserverordnung, zwingen immer mehr Wasserwerke, ihre Aufbereitungstechnik um weitere Stufen aufzurüsten. Dies trifft auch auf den Auftraggeber derhiervorgestelltenPilotierung zu –einen Wasserversorger in dernorddeutschen Tiefebene. In dessen Versorgungsgebiet werden durchschnittlich 5215 Kubikmeter (m 3 ) Brunnenwasser pro Tag ins Versorgungsnetzeingespeist, das derzeit lediglich über eine Enteisenungsanlage aufbereitetwird. Dasvon dem Versorgergeförderte Grundwasser weist einen Sulfatgehalt vonbis zu 300Milligramm pro Liter (mg/l) auf. Diese hohe Konzentration istjedochseitder Novellierung der Trinkwasserverordnung im November 2011 nicht mehr zulässig. Um den neuen Grenzwert von 250 mg/l sicher zu unterschreiten, wirdeine zusätzliche Aufbereitungsstufe erforderlich. Darüber hinaus besteht seitens des Versorgers der Wunsch, imgleichen Zug die hohe Gesamthärte von im Mittel 36 deutsche Härtegrade (°dH) über eine zentrale Großanlage für den Endverbraucherspürbar zu reduzieren. Zur Verbesserung derPlanungssicherheit dieser Großanlage entschied sich das Versorgungsunternehmen zusammen mit dem beauftragten Ingenieurbüro füreine Pilotierung vorOrt im zentralenWasserwerk.Die Zielsetzung war, validierbareAussagenüber das Maßder Reduzierung der Sulfatkonzentration und derHärtebildner zu erlangen sowie die Ermittlung von verfahrenstechnischen Parametern als Planungsgrundlage für die großtechnische Anlage. 36 UmweltMagazin Dezember 2012

fatgehalt und Härte gemäß den Erfordernissen der Trinkwasserverordnung sowie wirtschaftlichen Gesichtspunkteneingestellt. Pilotanlage amVersuchsstandort Bild: Grünbeck Fazit Das Datenschreiber-Protokoll (siehe Grafik) belegtdeutlich, dassdie Pilotanlage über den Versuchszeitraum in einemstabilenBetrieb funktionierte und die aufgezeichneten Messwerte für Durchfluss, Permeat, Konzentrat sowie Betriebs- und Konzentratdruck nur unwesentlich schwankten. Im Rahmen Aufbau der Pilotanlage Vor diesem Hintergrund wurde das Unternehmen Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH aus Höchstädt/Donau mit der Pilotierung der geplanten Aufbereitungsstufebeauftragt. Beider speziellfür solche Zwecke konzipierten Versuchsanlage vonGrünbeck handeltessichumeine kompakte,fahrbare Rahmengestellanlage, ausgestattet mit allen notwendigen Komponenten für eine vollautomatische Betriebsweise nebst einer automatischen Datenaufzeichnung aller relevanten Betriebsparameter. DasKernstückder Anlagebilden vier Druckrohre, bestückt mit jeweils zwei Membranelementen inForm vonWickelmodulen. Mittels einerdrehzahlgeregelten Hochdruckpumpe und eines automatischen Konzentrat-Regelventils können sowohl der gewünschte Permeatflussals auchwahlweise die Ausbeute als Regelgröße vorgegeben und konstant gehaltenwerden. Der Feldversuch fand im zentralen Wasserwerk des Versorgers imGebäude derEnteisenungsanlagestatt. Direkt aus dem Ablauf dieser Aufbereitungsstufeerfolgte die Entnahme des Rohwassers als Teilstrom fürdie Pilotanlage. Im Versuchszeitraum von vier Monaten wurde die Anlage mit verschiedenen Permeat-Ausbeuten gefahren. Bei einer konstant gehaltenen Permeatleistung von 1800 Liter pro Stunde (l/h) bildete somit der Rohwasserzulauf die variable Größe. Um Scaling,das heißt Ausfällungen von Härtebildnern auf der Membranoberfläche, zu vermeiden, erfolgte dieZudosierungeinesHärtestabilisators. Sulfatreduktion von über 98 Prozent Mit dem eingesetzten Membranverfahrenkonntebei allendurchgeführten Versuchsphasen mit unterschiedlichen Protokoll Datenschreiber Permeat-Ausbeuten eine Reduktion der Sulfatkonzentration auf 2bis 3mg/l im Permeat erreicht werden. Diese Permeatkonzentration wurde unabhängig vonder eingestelltenAusbeute erreicht, da die Osmosemembran für das Sulfatmolekül aufgrund seiner Größeund Ladung nur einen geringen Schlupf zulässt. Dieser Schlupf wird auch durch die Steigerung derAusbeute nicht merklich erhöht, da Aufkonzentrationseffekte sichvor allem bei einwertigen Ionen mit kleineren Ionenradien wie Natrium und Chloridbemerkbarmachen. Das abgeleitete Konzentrat wies dementsprechend sehr hohe Sulfatkonzentrationenvon rund 1500 mg/l auf. Vonden gut 36°dH Gesamthärte im Rohwasser verblieben noch etwa 0,4°dH im Permeat. Auch dieser Parameter verhielt sich bei der Pilotierung unabhängig von der gewählten Ausbeute.Inder Bilanz zeigte sichsomit sowohl für den Sulfatgehalt als auch für die Härtebildner eine Reduktion von >98ProzentimPermeat. Im späterengroßtechnischenBetrieb werden in derFolgeüber die Verschneidung mit Rohwasser die Parameter Sul- der durchgeführten Pilotierung konnten somit ausreichende Erfahrungen mit der eingesetzten Umkehrosmosetechnik in Verbindung mit der vorhandenen Rohwasserqualität gewonnen werden. Auf Grundlage dieser reproduzierbaren Ergebnisse können für die weitere Planungfundierte Daten fürAnlagengröße, Investitions- und Betriebskosten der großtechnischen Anlage abgeleitet werden. Das Wasserversorgungsunternehmenerhält auf Basis der Pilotversuche die notwendige Sicherheit für die anstehende Investition in die großtechnische Anlage. Eine Abwägung zwischen Reduzierung der Härtebildner und derdamit verbundenenInvestitionskosten legt die letztendliche Anlagengröße beziehungsweise gewählte Membranfläche fest. Roman Laux, Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH, Höchstädt/Donau, roman.laux@gruenbeck.de Grafik: Grünbeck UmweltMagazin Dezember 2012 37

Ausgabenübersicht