Korrespondenz Abwasser · Abfall - COOPERATIVE Infrastruktur und ...

Fachbeiträge
Untersuchungen zum
ressourcen schonenden Betrieb
von Membran belebungsanlagen
Optimierungen hinsichtlich Energie- und Chemikalienbedarf
Zusammenfassung
Das Membranbelebungsverfahren wird aufgrund seiner exzellenten
Ablaufqualität und des geringen Platzbedarfs vermehrt
eingesetzt. Im Zentrum der Diskussion stehen einerseits der erhöhte
Energiebedarf dieser Technologie im Vergleich zu konventionellen
Belebungsanlagen und andererseits das Foulingverhalten
der Membranen – das heißt die Permeabilitätsabnahme der
Membranen über die Zeit, ausgelöst durch eine Verschmutzung
(Deckschichtbildung) der Membranen. Der erhöhte Energiebedarf
resultiert aus der erforderlichen Überströmung der Membranen
mit belebtem Schlamm, um ein Eindicken des Schlamms
an der Membranoberfläche zu verhindern. Um einem Membranfouling
entgegenzuwirken, sind derzeit chemische Reinigungen
der Membranen mit hohem Chemikalien- und Personaleinsatz
Stand der Technik. Hierbei werden in der Regel chlorbasierende
Reinigungsmittel eingesetzt, die zu einer Entstehung von adsorbierbaren
organisch gebundenen Halogenverbindungen (AOX)
führen können. Im vorliegenden Artikel werden Maßnahmen
vorgestellt, die den Energie- und Chemikalienbedarf signifikant
reduzieren. Ein optimierter Prozess basiert auf einer angepassten
Steuerung der Membranmodule, sodass diese in einem energetisch
günstigen Bereich betrieben werden. Des Weiteren wird
ein neues mechanisches Reinigungsverfahren (MCP) vorgestellt,
das aufgrund der kontinuierlichen mechanischen Reinigung höhere
Membrandurchsätze erlaubt. Mit dieser neuen Technologie
lässt sich eine kommunale Membranbelebungsanlage mit einem
Energiebedarf in derselben Größenordnung wie konventionelle
Verfahren betreiben.
Schlagwörter: Abwasserreinigung, kommunal, Membranbelebungsverfahren,
Optimierung, Energieverbrauch, Chemikalie, AOX, Fouling,
Reinigung, mechanisch, Versuchsanlage
DOI: 10.3242/kae2011.09.002
Kommunale Abwasserbehandlung 827
Stefan Krause (Darmstadt), Barbara Zimmermann und Christoph Thiemig (Wiesbaden)
1 Einleitung
Das Membranbelebungsverfahren (MBR-Verfahren � Membran-Bio-Reaktor-Verfahren)
ist ein modernes, leistungsfähiges
Abwasserbehandlungsverfahren, das einen Fortschritt gegenüber
konventionellen Belebungsverfahren darstellt. Im Rahmen
des vorliegenden Artikels werden ausschließlich getauch-
Abstract
Study on a Resource-Friendly Operation
of Membrane Bioreactors
Optimization of Energy and Chemicals Demand
Due to their small footprint and superior effluent quality, the
use of membrane bioreactors (MBR) in wastewater treatment is
increasing. However, the higher energy demand of MBR compared
to conventional activated sludge processes (CASP) as well
as the fouling of membranes – i.e. a decrease in membrane permeability
over time due to the formation of a top layer on the
membranes – is a drawback that is currently discussed very
much. The higher energy demand is mainly due to additional
energy required to maintain a “cross-flow” at the membrane
surface to prevent the sludge from thickening at the membrane
surface. To prevent membrane fouling, membranes must be
cleaned chemically, which requires a lot of manpower and chemicals.
Usually chlorine-based cleaning agents are used, which
may lead to the formation of absorbable organically bound halides
(AOX). The paper discusses various measures to significantly
reduce the energy and chemicals demand. An energy-optimized
process is based on an adjustment of the control system
of the membrane modules, so that they can be operated in a
more efficient energy range. Furthermore, this paper describes a
unique non-chemical mechanical cleaning process (MCP) that
allows for a higher membrane flux. With this new technology,
the energy demand of MBR is comparable to that of conventional
methods.
Key words: wastewater treatment, municipal, membrane bioreactors,
optimization, energy demand, chemical, AOX, fouling, treatment,
mechanical, pilot plant
te Membranmodule betrachtet, die entweder direkt im Belebungsbecken
oder in einem separaten Filtrationsbecken angeordnet
sein können.
Durch die Membranfiltration ergeben sich gegenüber der
konventionellen Technik wesentliche Vorteile. Hier sind insbe-
www.dwa.de/KA KA Korrespondenz Abwasser, Abfall · 2011 (58) · Nr. 9