Leistungsverbesserung bei der Membranfiltration

Mit dem Themenkomplex »Leistungsverbesserung bei der Membranfiltration« setzte am 20. Juni 1997 das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart seine Kolloquiumsreihe »Neue Trends in der Membrantechnik« fort.

Mehr als 50 Interessierte aus der Filter- und Membranindustrie, der Materialforschung sowie produzierenden Unternehmen unterschiedlicher Branchen waren der Einladung zur kombinierten Vortrags- und Besichtigungsveranstaltung nach Stuttgart gefolgt. Diese starke Resonanz spiegelt das erhebliche Interesse nach Informationen über den Stand der Technik, sowie neue Möglichkeiten und zukünftige Trends in der Membrantechnik wider. Während bei Veranstaltungen in vielen anderen Bereichen ein Rückgang von Teilnehmerzahlen zu verzeichnen ist, zeigte das Fraunhofer-Membrankolloquium, daß die Bedeutung von Membranverfahren wächst und neue Anwendungsbereiche erschlossen werden.

Foulingminimierung

Renommierte Fachleute referierten vor dem interessierten Publikum über neue Ansätze zur Leistungsverbesserung von Filtrationsverfahren – vornehmlich durch Vermeidung von Ablagerungen durch spezielle Konstruktionsmerkmale der Membranmodule oder von angepassten Reinigungstechniken. Nach einer Begrüßung der Teilnehmer durch Herwig Brunner, Institutsleiter am Fraunhofer IGB, präsentierte Siegfried Ripperger von der Technischen Universität Dresden gleich zu Beginn der Vortragsreihe ein Highlight: Er stellte Rückspültechniken und die Wirkungen überlagerter elektrischer Felder zur Beeinflussung des Foulings von Membranen vor. Ein Vergleich von Prozeßführung, Wirkung und technischem Aufwand von Querstromfiltration mit periodischer Rückspülung, kombinierter statischer und dynamischer Mikrofiltration und Querstromfiltration mit überlagertem elektrischem Feld zeigte, daß neue Techniken wie Anlegen eines elektrischen Feldes zwar mit größerem apparativem Aufwand verbunden sind, jedoch wesentliche Vorteile bieten können.

Möglichkeiten und Grenzen von Membranwickelelementen

Die technische Realisierung von Membranverfahren durch Verwendung von Wickelelementen war Gegenstand des Vortrags von Stephan Schütze der Firma Osmonics-Desal. Neben Vorteilen der Membranfiltration schlechthin und einem Überblick über verschiedene Membrantypen und -verfahren standen die bisher limitierenden Faktoren für den Einsatz von Membranwickelelementen im Vordergrund. Genannt seien hier neben Temperatur und Druck auch extrem hohe oder niedrige pH-Werte, die Viskosität und der Feststoffgehalt des Mediums sowie die chemische Beständigkeit des Membranmaterials. Für jeden Parameter hat Desal-Osmonics neue Spezialelemente entwickelt. Sie erschließen durch Aufweichung der bisherigen Beschränkungen nicht nur neue Anwendungsfelder, sondern bieten zudem zusätzliche Vorteile für bestehende Applikationen.

Verwirbelung durch rotierende Membranfilter

Über den Einsatz des neuartigen Filtersystems TRF –Tubular-Rotorfiltersystem – in der metallverarbeitenden Industrie berichtete Hans F. Fehse aus dem schwäbischen Haushaltswarenunternehmen WMF. TRF soll das Verblocken der Membran auch bei äußerst schwer zu filtrierenden Medien weitgehend verhindern. Bei der TRF-Anlage sind Filter-
membranen auf entgegengesetzt rotierenden Metallsiebkerzen aufgespannt, wodurch hohe Überströmungsgeschwindigkeiten und Verwirbelungen erreicht werden. Die Filtration erfolgt – im Gegensatz zu sonst im Abwasserbereich eingesetzten Verfahren – von außen nach innen, so daß Ablagerungen einfacher abzulösen sind. Im praktischen Einsatz bei WMF hat sich TRF bereits bewährt: Cyanid- und chromathaltiges, alkalisiertes Abwasser läßt sich problemlos filtrieren, und das ohne Zugabe von Flockungsmitteln. Gegenüber herkömmlichen Verfahren erreicht WMF eine erhebliche Reduktion der Schlammenge und somit der Entsorgungskosten.

Spezifisch angepaßte Reinigungssysteme

Membranreinigungssysteme für die effektive Regenerierung von Membranen standen im Mittelpunkt der Betrachtungen von R. Krack aus der Firma Henkel Ecolab. Jeder Anwender weiß, daß bei der Reinigung mit chemischen Produkten Membranen – je nach Materialeigenschaften – angegriffen werden können. Marktführer Henkel bietet neben speziellen für die Membranreinigung entwickelten Produkten auch ganze Reinigungsverfahren an, welche spezifische Parameter wie verwendetes Membranmaterial, Modulform, vorhandene Wasserqualität (Ionenstärke, Bakterienzahl, etc.) und Schmutzart (Protein, Fett, etc.) berücksichtigen und so inividuell abgestimmte Lösungen ermöglichen.

Immer noch die Frage: Polymer- oder Keramikmembran?

Abschluß der Vorträge bildeten Betrachtungen von Willi Gudernatsch. Der Beratungsexperte des Entwicklungsbüros EBG in Stuttgart stellte praxisrelevante Eigenschaften von Polymer- und Keramikmembranen für den Einsatz als Porenmembran zur Mikro- und Ultrafiltration (Querstrombetrieb) gegenüber. Kriterien wie Membranlebensdauer, Investitionskosten, laufende Betriebskosten sowie spezifischer Energiebedarf und natürlich Membrankosten wurden für eine fiktive Filtrationsanlage für Polymer- und für Keramikmembranen ermittelt. Die hieraus abgeleiteten spezifischen Produktkosten lieferten konkrete Zahlen für einen ökonomischen Vergleich. Quintessenz: Keramikmembranen zum Preis von 3800 DM pro Quadratmeter sind in Anwendungen, für die auch Polymermembanen einsetzbar wären, zur Zeit noch zu teuer, ab einem Quadratmeterpreis von 2000 DM werden Keramikmembranen jedoch durchaus konkurrenzfähig.

Besichtigung von Membrantechnikum und Demonstrationszentrum

Nach Zusammenfassung der sehr konkreten und anwendungsnahen Präsentationen durch den Membranfachmann Norbert Stroh vom Fraunhofer IGB war beim anschließenden Imbiß die Möglichkeit zu vertiefenden Gesprächen gegeben. Weitere Einblicke in die angewandte Membranforschung und -entwicklung erlaubte ein Rundgang durch das Membrantechnikum des IGB. Im Fraunhofer Demonstrationszentrum für prozeßintegrierte Umwelttechnik zeigten Prototypanlagen für Abwasserreinigung, Lösemittelrückgewinnung und Behandlung von Kühlschmiermitteln neue Entwicklungen.

Trost für alle, die nicht dabei sein konnten: Die kompletten Tagungsunterlagen können gegen Rechnung oder Verrechnungsscheck für DM 36,- beim Fraunhofer IGB, Nobelstraße 12, 70569 Stuttgart (Herrn Dipl.-Ing. Norbert Stroh) bestellt werden. Bereits im November 1997 fand das nächste IGB-Membrankolloquium statt. Wieder wurde ein aus der täglichen Praxis gegriffenes Problem behandelt: Es ging rund um Salze – das Thema des Kolloquiums: Salze, Salzfrachten und Salzspaltung.