Kostengünstige Abwasserreinigung mit rotierenden Membranfiltern

02.05.2001: Trotz ihrer Vorzüge wird die Membranfiltration in der kommunalen Klärtechnik wegen vergleichsweise hoher Betriebskosten nur wenig eingesetzt. Ursache hierfür ist die hohe Feststoffbelastung der Abwässer, die bei der Membranfiltration das Entstehen einer Deckschickt an der Membran fördert. Dieser auch als Membranfouling bekannte Deckschichtaufbau reduziert den Filtratfluss und sollte daher möglichst gering gehalten werden. So wird das Membranfouling üblicherweise durch gezieltes Überströmen (Cross-Flow) der Membran kontrolliert. Doch diese Betriebsweise erfordert viel Energie, was die Betriebskosten in die Höhe treibt. Am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart wurden daher Rotationsscheibenfilter entwickelt, die bei nur geringem Energiebedarf hohe Permeatflüsse ermöglichen, da im Betrieb der Deckschichtaufbau wirksam kontrolliert wird.

Das Prinzip ist einfach: Ein Rotationsscheibenfilter besteht aus einem Stapel von keramischen Membranscheiben, die auf einer rotierenden Hohlwelle als Mittelachse angebracht sind. Rotiert die Hohlwelle, drehen sich die Membranscheiben mit, so dass sich durch Zentrifugalkräfte die Bildung der Deckschicht kontrollieren lässt. Die Umdrehungsgeschwindigkeit ist variabel einstellbar, die Hohlwelle ist gleichzeitig auch Permeatsammelrohr, in dem das Filtrat abgezogen wird. Im Vergleich zur Cross-Flow-Filtration werden die auf den Filtratfluss bezogenen Energiekosten um 80-90 Prozent reduziert. Dies eröffnet der Membranfiltration neue Anwendungsfelder in Bereichen mit geringerer Wertschöpfung wie der industriellen und kommunalen Abwasserreinigung.

Die rotierenden Membranen können in ein Druckgehäuse eingebaut oder direkt in das Abwasser eingetaucht werden. In der kommunalen Klärtechnik lassen sie sich in der Vorklärung oder der Belebungsstufe einsetzen. In beiden Fällen ermöglichen sie die Aufkonzentrierung von Feststoffen im Rohabwasserstrom. Entsprechend einem modernen Abwasserreinigungskonzept könnte der aufkonzentrierte Teil einer Vergärungsstufe zugeführt werden, in der anaerobe Mikroorganismen die organischen Bestandteile zu Biogas als regenerativem Energieträger umsetzen. Das Permeat bzw. Filtrat, die substratarme Fraktion, wird im Belebungsbecken durch aerobe Bakterien gereinigt. Darüber hinaus können die Filter für die kostenreduzierte Biomasserückhaltung in Hochleistungsbioreaktoren zur aeroben Abwasserreinigung eingesetzt werden. Der Prototyp eines Rotationsscheibenfilters mit Druckgehäuse wird nun erstmals auf der Envitec vom 14. bis 17. Mai 2001 Düsseldorf, Halle 11 Stand D69, vorgestellt.