Papiermaschinen Divisions - Voith
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physikalisch abtrennt (Abb. 4). Dabei<br />
wird der Zulauf (Feed) in ein Permeat<br />
(Filtrat) und ein Retentat (Konzentrat)<br />
getrennt. Es werden im wesentlichen vier<br />
Membranverfahren je nach transmembraner<br />
Druckdifferenz (TMD) und abzuscheidender<br />
Partikelgröße unterschieden. Einzelheiten<br />
sind aus Abb. 5 ersichtlich. Dort<br />
ist darüber hinaus für die prozeßrelevanten<br />
Parameter CSB, SCD und Leitfähigkeit<br />
eine Größenordnung für das Abscheidevermögen<br />
angegeben. Neben dem Rückhaltevermögen<br />
wird auch der Permeatfluß<br />
zur Charakterisierung der Membran<br />
herangezogen. Darüber hinaus gibt es<br />
wichtige Einflußgrößen, die die Wirtschaftlichkeit<br />
des Membrantrennprozesses<br />
bestimmen:<br />
■ Strömungsführung<br />
Um die Ausbildung einer Deckschicht<br />
(„Filterkuchen“) auf der Membran und<br />
einen Abfall des Durchflusses zu verhindern<br />
bzw. minimieren, wird der<br />
Zulauf parallel zur Membran geführt.<br />
Dieses “Cross flow”-Prinzip gewährleistet<br />
maximale Filtratleistungen über<br />
einen langen Zeitraum.<br />
■ Bauformen der Membranmodule<br />
Kernstück jeder Membrananlage ist eine<br />
technisch zweckmäßige Anordnung<br />
der Membrane, das sogenannte Modul.<br />
Für die Papierfabriksabwässer kommen<br />
im wesentlichen 3 Bauformen in Frage:<br />
Rohrmodule sind unempfindlich für<br />
Verstopfungen im Zulauf und können<br />
mit begrenzt faserhaltigen Suspensionen<br />
beaufschlagt werden. Sie<br />
besitzen jedoch in der Regel eine<br />
geringe Packungsdichte (Membranfläche<br />
/ Modulvolumen). Plattenmodule<br />
mit z.B. scheibenförmigen Flachmem-<br />
Stoffaufbereitung<br />
Abb. 5:<br />
Verfahren der Membranfiltration.<br />
Abb. 6:<br />
Volumenreduktionsfaktor.<br />
Druck 60 bar<br />
Porenweite 0,001 µm<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
TSS<br />
Kation. Bedarf<br />
CSB<br />
Leitfähigkeit<br />
Umkehrosmose<br />
(UO)<br />
Nanofiltration<br />
(NF)<br />
branen erreichen eine weit höhere<br />
Packungsdichte. Durch geringe Umwälzmengen<br />
ist der Energiebedarf geringer.<br />
Bei faserhaltigen Suspensionen<br />
besteht Verstopfungsgefahr.<br />
Wickelmodule sind im hohen Grad verstopfungsgefährdet.<br />
Fasern sind in jedem<br />
Fall vor Eintritt ins Modul zu entfernen.<br />
Jedoch besitzen Wickelmodule<br />
die höchste Packungsdichte und ein<br />
günstigesPreis/Leistungsverhältnis.<br />
■ Membranwerkstoffe<br />
Im wesentlichen wird zwischen organischen<br />
und anorganischen Membranmaterialien<br />
unterschieden. Anorganische<br />
Membranen sind temperaturbeständig<br />
und besitzen eine hohe Festigkeit<br />
und chemische Resistenz. Die<br />
daraus resultierende höhere Lebensdauer<br />
muß jedoch durch einen höheren<br />
Preis erkauft werden. Weitaus günstiger<br />
ist die Vielzahl organischer Membranen.<br />
Neue Materialien erlauben<br />
15 bar 8 bar 3 bar<br />
Ultrafiltration<br />
(UF)<br />
Mikrofiltration<br />
(MF)<br />
17<br />
Temperaturen bis 80°C und Betrieb bei<br />
hohen pH-Werten, so daß für Anwendungen<br />
in der Papierindustrie in der<br />
Regel mit einer hohen Standzeit gerechnet<br />
werden kann.<br />
■ Volumenreduktionsfaktor<br />
Ein oft vernachlässigter Einflußfaktor<br />
ist der Volumenreduktionsfaktor (VRF).<br />
In Abb. 6 ist dessen Bedeutung dargestellt.<br />
Permeatfluß [%]<br />
0,01 µm 0,1 µm<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Zulauf = Permeat + Retentat<br />
Permeat<br />
Retentat<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />
Volumenreduktionsfaktor<br />
Retentatfluß [%]<br />
5<br />
6
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