Huber Report - Ausgabe 2/2006, deutsch - Hans Huber AG

Seite 13HUBER SolutionsMembranen im US - MarktMembranbelebungsverfahren HUBER VRM ® dank hervorragender Ergebnisseoffiziell nach „California Title 22“ zugelassender Ablauf der Membranfiltration (sog.Permeat) hinsichtlich des Parametersgesamtkoliforme Keime jederzeit nahebzw. unterhalb der Nachweisgrenzewar. Damit wird der größte Vorteil derMembranbelebungsanlage deutlich –die unübertroffene Ablaufqualität. SolcheAblaufwerte können selbst durcheine Desinfektion nach konventionellerArt (UV, Ozonung, Chlorung) nichterreicht werden, da deren Prinzip aufAbtötung und Inaktivierung (100 %sind nicht möglich) beruht, währendMembranfiltration die Keime fast vollständigzurückhält.Ein separat durchgeführter Coliphagen-Test („Kleinstkeime“ kleiner als diePorengröße der Membranen) zeigtenoch einen Rückhalt von mehr als vierZehnerpotenzen (Abbildung 3). Dieswurden flächenbezogene Durchflüssevon > 50 lm/h erreicht.Abbildung 3 zeigt den Verlauf destransmembranen Drucks während dessechstägigen Zulassungsbetriebes. Mansieht deutlich, dass die Permeabilität indieser Phase trotz der relativ hohenflächenbezogenen Durchsatzleistungvon 26 lm/h konstant blieb. Da dasSystem diesen Fluss während desgesamten Prüfbetriebs aufrechterhaltenkonnte, darf bei zukünftigen Ausschreibungenauch mit diesen Durchsatzratenangeboten werden.Prinzipskizze des “VRM ® ”-MembranbelebungsverfahrensNachdem alle Tests und Prüfungenbeendet und bestanden sind und deroffizielle Bericht des ausführendenIngenieurbüros MWH durch den StaatKalifornien geprüft und freigegebenwurde, darf das VRM ® -Verfahren nunauch offiziell als „California Title 22“-zugelassen bezeichnet werden.Bei „Title 22“ handelt es sich um einenweit reichenden Standard für Wasserrecycling,der neben dem BundesstaatKalifornien von immer mehr Bundesstaatenwie auch anderen Ländernweltweit genutzt wird. Grundlage istdie Keimbelastung des Ablaufs inAbhängigkeit unterschiedlicher Durchsatzraten.Diese Zulassung ist Voraussetzungzur Teilnahme an öffentlichenAusschreibungen.Das Membranbelebungsverfahren(kurz: MBR), also eine Kombination auskonventionellem Belebungsverfahrenund einer Partikelabtrennung durchgetauchte oder trocken aufgestellteMembranen, gewinnt für Neubautenund Ertüchtigungen von kommunalenund industriellen Abwasserbehandlungsanlagenimmer mehr an Bedeutung.Waren es vor fünf Jahren nur einigevereinzelte Anlagen in Industriebetrieben,so sind mittlerweile auch imkommunalen Sektor eine Vielzahl vonAnlagen im Betrieb. Darüber hinausgewinnt das Membranbelebungsverfahrenwegen der kompakten Bauweiseund den unübertroffenen Ablaufwertenauch bei dezentralen Anwendungenund v. a. für Kleinkläranlagenzunehmend an Bedeutung. Speziell dieausgezeichnete Ablaufqualität mit derdaraus resultierenden Möglichkeit derWiederverwendung ermöglicht immerneue Anwendungsgebiete, v. a. auchim industriellen Sektor.Gemeinsam ist allen auf dem Markt verbreitetengetauchten Membransystemendie Trennung von belebtemSchlamm und gereinigtem Abwasserdurch getauchte (oder trocken aufgestellte)Mikro- oder Ultrafiltrationsmembranen.Für einen kontinuierlichenBetrieb müssen die Membranen mitSpülluft überströmt und so frei von filtrationshemmendenDeckschichtengehalten werden. Bei den meisten Technikengeschieht dies durch unter demModulpaket angeordnete Spülluftlanzen.Zusätzlich wird die Filtration regelmäßigunterbrochen oder auf eineRückspülung umgeschaltet, um einenoch bessere Reinigung zu ermöglichen.Einebesondere und neuartige Filtrationstechnikfür Membranbioreaktorenin der Abwasserreinigung stellt dasHUBER VacuumRotationMembrane(kurz: VRM ® )-Verfahren dar. Es vereintund ergänzt die Vorteile der Plattensysteme(Unempfindlichkeit gg. Verzopfungen)mit denen der Hohlfasersysteme(hohe Packungsdichte) und stelltdurch die Verwendung erprobter undgünstiger Polymermembranen (MembranmaterialPolyethersulfon, Porengröße40 nm) eine wirtschaftliche Alternativezum Bau von konventionellenAnlagentypen dar.Die Besonderheit des VRM ® -Verfahrensist dadurch gekennzeichnet, dass dietrapezförmigen Membranplatten nichtstarr in Becken eingebaut sind, sondernkreisförmig um eine mitrotierende perforierteHohlwelle angeordnet sind undimmer nur ein Segment des gesamtenMembranpakets intensiv gereinigt wird.Die zur Abreinigung notwendigen Spülluftlanzensind innerhalb der Hohlwelleangeordnet und reinigen immer nur dasdarüber liegende Segment mit hoherIntensität. Durch die Rotation werdendie Membranen am Reinigungsstrahlvorbei bewegt (siehe Abbildung). Diespeziellen Vorteile des Systems liegen inder sehr schonenden Betriebsweise mitreduziertem Bedarf an chemischen Reinigungenund den geringeren Energiekostendurch sequenzielle Reinigungbei niedriger Druckhöhe der Gebläse.Das VRM ® -Verfahren wurde bisher ansieben kommunalen und industriellenAbwasserreinigungsanlagen der Größenordnungbis zu 20.000 EW eingebautund in Betrieb genommen. Teilweisewird das aufbereitete Abwassersofort für die Bewässerung oder andereBrauchwasserzwecke verwendet. Soerfolgt bei einer Anlage auf Lanzarotebeispielsweise die Einspeisung in einseparates Brauchwassernetz, was wiederumder Bewässerung von Felderndient!Pilotanlage “VRM ® 20/36 Shakira” am Standort San Diego Point LomaDie USA sind neben dem MittlerenOsten und Südostasien der größteMarkt für Membranbelebungstechnologien.Jedoch gibt es auch hier – ähnlichwie bei anderen Produkten – dieaufwändigsten Zulassungs- und Prüfverfahren,die im Vorfeld zwingendabsolviert werden müssen. Für Membrantechnikenbzw. das Membranbelebungsverfahrenmit dem Ziel der Wiederverwendungdes aufbereitetenAbwassers ist dies beispielsweise die„California Title 22“-Zulassung.Um die Leistungsfähigkeit von Membranfiltrationsanlagenbeurteilen zukönnen, vergibt die Gesundheitsbehördedes US-Staates Kalifornien („Departmentof Health Services, DHS“) dieseZulassung an geprüfte Anlagentechniken.Diese Zertifizierung wird in vielenUS- Bundesstaaten als Zulassungsgrundlagezur Teilnahme an Ausschreibungenherangezogen. Darüber hinausnutzen weltweit immer mehr Länder(z.B. im Mittleren Osten) den „Title 22“ebenfalls als Zulassungsgrundlage beiöffentlichen Ausschreibungen und alsQualitätskriterium.Jeder Hersteller, der in den VereinigtenStaaten Membranfiltrationsanlagen(Anlagentypen, die direkt mit einem indie Umwelt abgeleiteten Ablauf zu tunhaben) vertreiben und verkaufen will,muss diese Zertifizierung erwerben.Dabei wird die Zulassung nicht direktvon den Herstellern beantragt, sonderneine Kommune oder ein beauftragtesBüro (im Fall HUBER „City of San Diego“)muss bei DHS die Verwendungeiner bestimmten Technologie beantragen.Erst danach erfolgt eine unabhängigeÜberprüfung durch ein Ingenieurbüro,das den Abschlussbericht wiederuman DHS übermittelt. Dort wird dannauch die offizielle Zertifizierung erteilt.Während der sechstägigen Prüfphasewurde der Membranflux nach Tabellejeweils tageszeitabhängig variiert unddie sich einstellende Ablaufqualität hinsichtlichFeststoffen, Abwasserparameternund Keimen ermittelt. Zudem wurdeder Transmembrandruck aufgezeichnetund damit das Foulingverhalten derMembran beurteilt.Zeitraum Peak-Faktor Flux [l/m 2 h]00:00 – 08:30 0,9 Q 2608:30 – 10:30 1,9 Q 5510:30 – 13:30 0,7 Q 2013:30 – 15:30 1,9 Q 5515:30 – 18:30 0,7 Q 2018:30 – 23:59 0,9 Q 26Betriebs-Flux Testanlage während Title22- PrüfungDie Tests zeigten, dass unabhängig vomDurchfluss die Ablaufqualität jederzeitunverändert bleibt. So konnten wedererhöhte Abwasserparameter (BSB,Ammoniumstickstoff), Feststoffe odereine verstärkte Keimbelastung imAblauf gemessen werden.Abbildung 2 zeigt ganz deutlich, dassAbb. 1: Gesamtcoliforme Keime in Zulauf und PermeatAbb. 2: Rückhalt von Testkeimen, Zuführung während des “Peak-Testing”Abb. 3: Entwicklung des Transmembrandrucks während des Betriebszeitraums.Peaks zeigen die kurzzeitigen Phasen der Durchsatzerhöhungzeigt deutlich, dass die nominelle bzw.absolute Porengröße einer Membrannicht direkt Einfluss auf das RückhaltundAbscheideverhalten einer Membranhat. Vielmehr spielen hydrodynamischeEffekte und das Deckschichtverhalteneine große Rolle. So bildet sichauf allen Membranen eine sog. Sekundär-Filtrationsschicht,die den Rückhaltvon Kleinstkeimen und Viren sicherstellt.Damit lassen sich erhöhte Ablaufwertehinsichtlich dieser Kleinstkeimenach chemischer Reinigung und damitAblösung dieser Sekundärschichterklären, die immer wieder beobachtetwerden. Während der Reinigungenwird die Sekundärschicht komplettabgelöst und die Membran in den Ausgangszustandversetzt. Erst nach einigerZeit hat sich die dünne Sekundärschichtwieder gebildet.Neben der Ablaufqualität verändertesich auch die Leistung der Membranfiltrationwährend des ganzen Tests nicht.Damit ist auch durch die sehr hohenflächenbezogenen Flüsse von bis zu 55lm/h keine erhöhte Foulingneigung zuerkennen – die Permeabilität war praktischkonstant bei 300. Diese Ergebnissedecken sich mit den Untersuchungen,die vor einigen Jahren in den Niederlandendurchgeführt wurden. Auch hierDas System ist damit – festgelegt aufSystem, Membranmaterial, Spülluftmenge– auf diesen Fluss festgelegt.Nach Abschluss aller Untersuchungenund der Eingabe des Abschlussberichtserteilte das „Department of Health Services“des Staates Kalifornien imNamen des Governeurs ArnoldSchwarzenegger am 22. Juni 2006 offizielldas „Title 22 – Approval“!Zusammenfassung:Das HUBER VRM ® Membranbelebungsverfahrenwurde mittlerweilefür eine Vielzahl von Anlagen undAnwendungen erprobt und eingesetzt.Im amerikanischen Marktkonnten bisher jedoch noch keineErfolge verbucht werden, da dortumfangreiche Prüfungen dieGrundlage für die Zulassung in Ausschreibungensind. Aus diesemGrund wurde am VRM ® -Verfahrendie “Title 22-Zertifizierung” - einzweiwöchiger Leistungstest -durchgeführt und erfolgreich beendet.Anfang Juni 2006 wurde dasoffizielle “Title 22 - approval”erteilt.vonTorsten HacknerGeschäftsbereichsleiterHUBER Solutionsht@huber.de