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Verfahrenstechnik 6/2021

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Verfahrenstechnik 6/2021

RÜCKHALT VON

RÜCKHALT VON MIKROPLASTIK UMWELTTECHNIK Ein neuer Rautenfilter kann die Umweltbelastung, die mit dem Eintrag von Mikroplastik in Gewässer verbunden ist, nachweislich reduzieren. So lassen sich negative Folgen für die Umwelt und den Menschen durch Mikroplastik reduzieren. Der Begriff Mikroplastik ist längst bekannt und im Fokus der öffentlichen Wahrnehmung angekommen. Die Dimension des Problems ist zwar noch schwer zu fassen, aber Studien zeigen, dass Mikroplastik eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellt. Moderne Kläranlagen, die mit entsprechender Filtertechnik ausgestattet sind, können bereits heute Mikroplastik aus dem Abwasser herausfiltern und somit den Eintrag in die Umwelt drastisch reduzieren. Mikroplastikpartikel sind nach aktueller Definition kleiner als 5 mm. Sie teilen sich auf in die zwei Gruppen primäres Mikroplastik (Bestandteil einer Vielzahl von Produkten wie Kosmetika und Pflegeprodukten sowie Reinigungsmitteln) und sekundäres Mikroplastik, das durch physikalische, biologische und chemische Abbauprozesse aus großen Plastikteilen entsteht. Mikroplastik kann direkt und indirekt in die Umwelt eingetragen werden. Der Eintrag kann über Gewässer und über Land (Wind, Regen) erfolgen. Autorinnen: Ute Klausner und Anke Eisemann, Marketing, Invent Umwelt- und Verfahrenstechnik AG, Erlangen Mikroplastik wird ebenso wie Papier, Fasern und Partikel aus Kleidung und Kosmetika über häusliche Abflüsse, die Kanalisation und Kläranlagen in jegliche Gewässer gespült. Der Kenntnisstand über die eingetragenen Mengen und den möglichen Rückhalt ist bisher noch begrenzt. Diesen Fragestellungen hat sich das Forschungsprojekt „Optimierte Materialien und Verfahren zur Entfernung von Mikroplastik aus dem Wasserkreislauf“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gewidmet. LEISTUNGSSTARKE KOMBINATION Im Rahmen der Untersuchungen wurde der Invent iFilt-Rautenfilter zur Entnahme von Mikroplastik im Bereich des Kläranlagenablaufs und des Mischwasserüberlaufs getestet. Der neuartige Rautenfilter basiert auf einem strömungsmechanischen Gesamtkonzept. Die Grundidee ist, ein strömungsmechanisch optimiertes Design mit dem verfahrenstechnischen Ansatz der Cross-Flow-Filtration zu kombinieren. So kann eine hohe hydraulische Leistungsfähigkeit bei geringem Platzbedarf und sehr guter Abscheideleistung erreicht werden. Die kontinuierliche Rotation der Filterräder, der damit initiierte Effekt der tangential-dynamischen Filtration und die scharfe Trenngrenze des verwendeten Edelstahlhochleistungstressengewebes gewährleisten hohe Abscheideleistungen. Die Firma GKD – Gebr. Kufferath entwickelte im Rahmen des Projektes neuartige Edelstahlhochleistungstressengewebe, die mittels des Rautenfilters getestet wurden. Die entwickelten Tressengewebe zeichnen sich durch extrem kleine Öffnungsweiten von 6 und 8 µm aus. Es handelt sich um absolute Porengrößen, die garantieren, dass keine sphärischen Partikel größer der Öffnungsweite im Ablauf des Filters zu finden sind. Die bisher schwerpunktmäßig eingesetzten Filtermedien liegen im Bereich von 15 μm absoluter Trenngrenze. Die schlitzartige Porengeometrie des Tressengewebes gewährleistet einen sehr guten Rückhalt von Partikeln. Die Öff- S8 SUPPLEMENT 1/2021

01 Beim Rautenfilter wird ein strömungsmechanisch optimiertes Design mit einer Cross-Flow-Filtration kombiniert 01 02 Das Tressengewebe weist eine Trenngrenze von 6 µm auf 02 nungen im Gewebe sind größer als an der Gewebeoberfläche, wodurch eine gute Regenerierbarkeit gegeben ist. GUTE ABSCHEIDUNG Die Untersuchungen zum Kläranlagenablauf erfolgten auf dem Berliner Klärwerk Ruhleben, mit Abwasser von bis zu 1,6 Mio. Einwohnergleichwerten. Die tägliche Reinigungsleistung betrug 247 500 m 3 und steigerte sich bei Regenwetter auf bis zu 600 000 m 3 Abwasser. Bei der biologischen Reinigung handelte es sich um ein Belebungsverfahren mit Denitrifikation und biologischer Phosphor elimination. Um valide Vergleichswerte zu schaffen, wurde der Rautenfilter zunächst mit einem Standard-20-μm- Tressengewebe ausgerüstet. Hiermit wurde die Schmutzfracht an abfiltrierbaren Stoffen (AFS) bereits von 5 mg/l im Zulauf auf unter 3 mg/l im Ablauf reduziert. Nach der Umrüstung auf das neue Tressengewebe mit der Trenngrenze von 6 μm konnte die Ablaufkonzentration von 3 auf 2 mg/l reduziert werden. Zusätzlich zur Steigerung der Abscheideleistung konnte, aufgrund des neuartigen Tressengewebes und des Konzepts des Rautenfilters, weiterhin eine sehr hohe Durchsatzleistung erzielt werden. Mit einem Filterrad konnten beim Einsatz des 6-μm- Gewebes noch Durchsatzleistungen von 110 m3/h erreicht werden. Bezogen auf die installierte Filterfläche bedeutet dies eine spezifische hydraulische Leistungsfähigkeit von 22 m3/(m2 × h), was im Bereich der Freispiegelfiltration einen Spitzenwert darstellt. ÜBERZEUGENDE ERGEBNISSE Die Messungen für Mikroplastik zeigten, dass die Gesamtkunststoffmassen selbst innerhalb eines Tages erheblichen Schwankungen unterlagen. Eine Systematik der Werte konnte nicht festgestellt werden. Während im Kläranlagenablauf Anteile von Kunststoffen gefunden wurden, konnten diese im Ablauf des Rautenfilters kaum noch festgestellt werden. Die Untersuchungen bestätigten, dass erhebliche Anteile an Kunststoffen auch im unteren μm-Bereich aus dem Wasser entfernt wurden. Für Untersuchungen zur Mischwasserbehandlung wurde der Rautenfilter an einem Mischwasserüberlaufbecken aufgestellt. Die Konzentrationen an abfiltrierbaren Stoffen sind hier, verglichen mit dem Kläranlagenablauf, deutlich größer. Der Rautenfilter mit dem 6-μm-Tressengewebe konnte selbst bei Mischwasser eine Abscheideleistung an abfiltrierbaren Stoffen von über 99 % erreichen. Fotos: Invent Umwelt- und Verfahrenstechnik www.invent-uv.de Logistischer Mehrwert. Verbessern Sie Ihre Entsorgungslogistik! Strautmann Umwelttechnik GmbH | +49 (0) 5426 80777-0 | www.strautmann-umwelt.de SUPPLEMENT 1/2021 S9

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