Neue Membranmodule überzeugen im Praxistest
Mithilfe neuartiger Membrantechnik kann der Energieverbrauch der Kläranlage im Eifelort Konzen deutlich gesenkt werden. Sogenannte Doppeldecker-Hohlfasermodule, die dort seit dem Frühjahr 2022 im Einsatz sind, benötigen im Vergleich zu bislang verwendeten Plattenmodulen 90 Prozent weniger Belüftungsenergie. Entwickelt hat den neuen Membranfilter die Firma Membion GmbH aus dem nordrhein-westfälischen Roetgen in einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt.
Auf der Kläranlage Konzen ersetzen die neuen Membranmodule derzeit in einer von insgesamt acht Membrankammern die vorhandenen Doppeldecker-Plattenmodule. Gegenüber klassischen Hohlfasermodulen haben Plattenmodule den Vorteil, dass sie einen höheren Anteil an Haaren und faserigen Verbindungen im Schlamm tolerieren und das Abwasser daher eine geringe Vorbehandlung benötigt. Nachteilig ist jedoch ihr hoher Energiebedarf für die Belüftung, die zur Spülung der Membranmodule aufgewendet werden muss. Um den höheren Energieverbrauch teilweise zu kompensieren, werden Plattenmodule häufig übereinander in sogenannten Doppeldecker-Systemen installiert.
Das von Membion entwickelte Doppeldecker-Hohlfasersystem vereint die Vorteile der beiden Modulbauformen. Mit nur geringer Vorbehandlung des Abwassers benötigen diese Membranfilter auch im Vergleich zu konventionellen Hohlfasermodulen deutlich weniger Energie für die Belüftung. Grund dafür ist ein neues Belüftungssystem für das Hohlfasermodul, das auf der ebenfalls von Membion entwickelten JetSplash-Technologie basiert: „Dabei wird Luft in einen Behälter am unteren Ende des Moduls eingeblasen. Wenn dieser voll ist, entleert er sich schlagartig. Der beschleunigte Luftwirbel sorgt für kurze Reinigungsimpulse, die die Membranen effektiver als die übliche gleichmäßige Belüftung reinigen können", erklärt Membion-Geschäftsführer und Koordinator des BMBF-Verbundprojektes „Double-Membion" Dr. Klaus Vossenkaul das Prinzip. „Durch den Austausch der Membranmodule auf der Kläranlage Konzen konnten mehr als 90 Prozent Belüftungsenergie eingespart werden." Aufgrund der Kompaktheit der Membran-Module wird gleichzeitig der Platzbedarf um mehr als 75 Prozent reduziert.
Ein weiterer Vorteil ist die Kompatibilität zu den vorhandenen Doppeldecker-Plattenmodulsystemen auf der Kläranlage. „Die neuen Hohlfaser-Membranfilter werden seitlich durch Rohre begrenzt. Das hält die Luft im System, sodass sich jeweils zwei Moduleinheiten übereinander als Doppeldecker anordnen lassen", so Dr. Klaus Vossenkaul.
Aufgrund der Praxisergebnisse sollen zunächst drei weitere Membrankammern der Membranbioreaktor (MBR)-Anlage in Konzen mit den neuen Doppeldecker-Hohlfasermodulen bestückt werden. Die bisherigen Plattenmodule sind seit 2006 im Einsatz und werden als Verschleißteile nun sukzessive ausgetauscht. „Insgesamt ließe sich der Gesamtstromverbrauch auf der Kläranlage bei kompletter Umrüstung auf die neue Technik um 65 Prozent reduzieren mit entsprechend positiven Folgen für die Kosten und den Klimaschutz," sagt Dr. Klaus Vossenkaul. „Damit ist die Membion-Technologie nicht nur aus ökologischer Sicht, sondern auch wirtschaftlich betrachtet eine sinnvolle Alternative zu herkömmlichen Membranfiltern für MBR-Anlagen."
Das BMBF fördert das Verbundprojekt „Membranbioreaktor mit Doppeldecker-Hohlfaser-Membranfiltern (Double-Membion)" als Teil der Fördermaßnahme „KMU-innovativ: Nachhaltiges Wassermanagement" im Rahmen des Bundesprogramms „Wasser: N". Wasser: N ist Teil der BMBF-Strategie „Forschung für Nachhaltigkeit (FONA).