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.