Effiziente Lösung für die Abwasseraufbereitung

Effiziente Lösung für die Abwasseraufbereitung

Kombination aus Ultrafiltration und Saratech Adsorbenzien

Nicht nur die Versorgung mit Wasser ist eine wichtige Aufgabe, auch die Entsorgung und Aufbereitung von Abwasser ist eine Herausforderung. Je nach Herkunft liegt ein chemischer Cocktail unterschiedlichster Stoffe vor. Je nach Entsorgungskonzept sind außerdem unterschiedliche Vorschriften hinsichtlich Emissionen und Einleit-kriterien zu berücksichtigen.

Saratech Hochleistungsadsorbenzien (Quelle: Blücher)
Kontakt

Blücher GmbH

Jan Raiser

Charlotte Fischer

Project Engineer Industry & Business Development

Mettmanner Straße 25

40699 Erkrath

Tel.: 0211/9244-156

E-Mail: jan.raiser@bluecher.com

E-Mail: charlotte.fischer@bluecher.com

www.bluecher.com


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Man unterscheidet kommunale und industrielle Abwässer. Als kommunales Abwasser wird Schmutzwasser aus Haushalten und in das Kanalnetz abfließendes Niederschlagswasser bezeichnet. Als industrielles Abwasser bezeichnet man Wasser aus Produktionsprozessen, z. B. aus chemischen oder pharmazeutischen Anlagen. In diesen Sonderabwässern finden sich Industriechemikalien, Tenside, pharmazeutische Wirkstoffe oder andere Stoffe. In beiden Abwässern sind die Stoffe oft hochkonzentriert und von organischer Natur mit entsprechenden chemisch funktionellen Gruppen. Aus diesen Gründen ist die Aufbereitung sehr anspruchsvoll und kostenintensiv.

Neben zahlreichen Abwasseraufbereitungsmethoden stellt die Kombination von Filtration und anschließender Adsorption mit Aktivkohle eine effiziente und kostengünstige Möglichkeit dar. Die Adsorption wird von verschiedenen Faktoren wie z. B. den chemischen Eigenschaften der zu absorbierenden Moleküle (Sorptive), der Aktivkohle, der Sorptivkonzentration im Wasser und der damit zusammenhängenden Konkurrenz um die Adsorptionsplätze beeinflusst. Zusätzlich sind Parameter, wie z. B. pH-Wert und Temperatur zu berücksichtigen.

Bei der Aufbereitung von Abwasser ist der Einsatz konventioneller Aktivkohle oft schwierig, da viele Substanzen nicht im ausreichenden Maße adsorbieren, z. B. weil sie sehr hydrophil – also wasserlöslich – sind. Dies erschwert die Adsorption, d. h. die Anlagerung der Sorptive an die Kohlenstoff-oberfläche wird behindert und die Kapazität der Aktivkohle ist eingeschränkt. Für manche Stoffe ist die Kapazität so gering, dass der Einsatz von Aktivkohle ineffektiv ist.

Präzise einstellbares Porensystem

Saratech* Adsorbenzien werden in einem patentierten Herstellungsverfahren aus einem synthetischen Material hergestellt, was ein präzise einstellbares Porensystem mit hohen Porenvolumina und inneren Oberflächen bis zu 2.100 m²/g erzeugt. Neben der üblichen organischen Fracht sind Saratech Adsorbenzien, im Gegensatz zu konventioneller Aktivkohle, dadurch geeignet, auch hydrophile Moleküle effizient zu adsorbieren. Des Weiteren sind diese Adsorbenzien durch eine schnelle Adsorptionskinetik und eine hohe Adsorptionskapazität gekennzeichnet, ein weiterer Vorteil gegenüber konventioneller Aktivkohle. Sie sind somit prädestiniert für die effiziente Aufbereitung von Abwasser jeglicher Herkunft.

Der erste Schritt für die adsorptive Abwasseraufbereitung ist die Selektion geeigneter Adsorbenzientypen. Dazu werden zunächst im Labormaßstab Isothermen, Durchbruchskurven usw. aufgenommen. Um die technische Machbarkeit zu demonstrieren und die Grundlage für eine dauerhafte Lösung zu schaffen sind jedoch zur Auslegung einer Adsorptionsanlage weitere Designparameter, wie z. B. Adsorptionskapazitäten, Verweilzeiten der Sorptive, hydraulische Daten, Rückspülverhalten usw. notwendig. Die Ergebnisse aus Laborversuchen sind oft unzulänglich oder lassen sich nicht ohne weiteres auf eine Anlage im großtechnischen Maßstab übertragen. Um die Lücke zwischen Labor- und großtechnischem Maßstab zu schließen, hat Blücher die kompakte und mobile Saratech Pilotanlage entwickelt, um vor Ort die Machbarkeit zu demonstrieren und wichtige Ergebnisse für das Scale-Up und die Auslegung zu liefern.

Scale-Up vom Labor- in den großtechnischen Maßstab

Die Pilotanlage zur Abwasseraufbereitung ist anschlussfertig und mit einem Flächenbedarf von ca. 1 m2 kompakt gebaut. Zur Aufstellung sind lediglich die entsprechenden Ströme (Rohwasser, Rückspülwasser, Filtrat) und ein Stromanschluss (230 V/ 50 Hz) notwendig. Die technischen Spezifikationen sind in der Tabelle 1 zusammengefasst.

Tab. 1 Technische Spezifikationen der Pilotanlage

Energieversorgung

230 V/50 Hz

Energieverbrauch

max. 2 kW

Anschlüsse

4 x 3/4“ Innengewinde

Dimensionen (L x W x H)

0,8 x 0,9 x 1,90 m

Gewicht (leer)

ca. 50 kg

Volumenstrom

100 – 600 l/h

Die Pilotanlage besteht im Wesentlichen aus einer Pumpe, einem Ultrafiltrationsmodul mit entsprechender Rückspülvorrichtung und zwei Druckfiltern, die mit Saratech Adsorbenzien im Festbett befüllt sind. Über entsprechende Ventile können die Filter parallel oder in Reihe geschaltet werden, was eine flexible Prozessführung erlaubt. So können zum Beispiel zwei verschiedene Adsorbenzientypen parallel untersucht werden. Durch die vorgeschaltete Ultrafiltration werden die mit Saratech Adsorbenzien gefüllten Druckfilter immer mit einer sehr guten, partikelfreien Wasserqualität befahren. Die Volumenströme können mit Hilfe von Handventilen individuell eingestellt werden und decken einen Bereich von 100 bis 600 l/h ab, was Filtergeschwindigkeiten in einem Bereich von 2 bis 15 m/h ermöglicht, um die Verweilzeiten in üblichen Größenordnungen variieren zu können.

Des Weiteren sind vier Probenahmestellen vor und nach dem Ultrafiltrationsmodul sowie nach den Druckfiltern installiert, um die Rückhaltung der Sorptive und die Standzeiten der Adsorbenzien zu ermitteln. Die Adsorptionsleistung wird mit Probenahme und –analytik überwacht. Die Pilotanlage in Vorder- und Rückansicht ist in Bild 2 abgebildet.

Zur Überwachung und Steuerung der Anlage werden während des Betriebs kontinuierlich Durchfluss, Gesamtfiltratvolumen, Temperatur, pH-Wert des Rohwassers und die Druckdifferenz über Ultrafiltrationsmodul und Druckfilter aufgezeichnet. Die Steuerung erfolgt mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), die mit einem Remote-Zugriff ausgestattet ist. So kann die Anlage überwacht und aus der Ferne vollständig gesteuert werden, ohne den Betrieb zu stören.

Die mobile Pilotanlage ermöglicht die Untersuchung sehr spezifischer Aufgabenstellungen vor Ort. Blücher begleitet den Anwender dabei durch alle Projektphasen. Entsprechend der Aufgabenstellung, d. h. je nach Art und Konzentration der Sorptive, werden in der ersten Phase zunächst passende Saratech Adsorbenzien ausgewählt. Danach erfolgt die Installation und Einbindung der Pilotanlage in das Gesamtsystem, um mit der Inbetriebnahme die Machbarkeit nachzuweisen. In der zweiten Phase werden mit der Pilotanlage grundlegende Daten bezüglich Adsorptionsleistung und Standzeiten generiert, die für die Planung und Ausführung eines Scale-Ups in einen großtechnischen Maßstab erforderlich sind.

Nach dem Testbetrieb der Pilotanlage erarbeiten Blücher und der Anwender gemeinsam die Planung des Scale-Ups und die Installation der spezifisch definierten Lösung im großtechnischen Maßstab. Blücher‘s Engineering-Dienstleistung erstreckt sich dabei von der Auswertung der ermittelten Daten, über die Erstellung eines Lastenheftes bis hin zur Abwicklung des Projekts. Blücher liefert mit der Kombination aus Ultrafiltration und Saratech Adsorbenzien in einer mobilen und kompakten Pilotanlage eine effiziente, kostengünstige und nachhaltige Lösung für spezifische Anwendungsfälle der Abwasseraufbereitung.

 

* Saratech – eingetragenes Markenzeichen
Modernisierungsreport 2017/2018 | PDF-Download (711.34 KB)