7 wesentliche Merkmale hochwertiger MBR-Membranen in integrierten modularen Systemen

Die Auswahl der geeigneten MBR-Membran ist komplexer als die bloße Überprüfung ihrer Fähigkeit zur Abwasserfiltration. Die Membran sollte eine stabile Filtration, Foulingresistenz und Reinigungsleistung gewährleisten und mit anderen Aufbereitungssystemen koordiniert zusammenarbeiten. integrierte modulare Systeme, Insbesondere Membranmodule, Belüftungssysteme, Steuerungssysteme und andere Komponenten sind so konstruiert, dass sie als ein einziges, kompaktes System funktionieren.

Folgende Merkmale sind für Ingenieure, Anlagenbetreiber und Käufer bei der Bewertung von MBR-Membranen ebenfalls nützlich: Porenstruktur, Flussrate, Foulingbeständigkeit, Materialfestigkeit, Reinigungsverträglichkeit, Betriebsbereich und Systemintegration.

Zusammengenommen ermöglichen diese Punkte ein besseres Verständnis der Leistungsfähigkeit einer Membran in einem Aufbereitungssystem.

1. Gleichmäßige und feine Porenstruktur

Die Porenstruktur beeinflusst, welche Stoffe die Membran passieren und welche im biologischen Reinigungsprozess zurückbleiben. Die Poren einer hochwertigen MBR-Membran sollten klein und gleichmäßig sein, um eine gute Fest-Flüssig-Trennung zu gewährleisten.

Laut QILEE besteht das Membrantrennmaterial bei Hohlfaser-MBR-Membranen aus PVDF, das Trägermaterial aus PET und die nominelle Porengröße der Membran aus 0,05 μm.

2. Stabiler Fluss für eine gleichbleibende Wasserproduktion

Der Fluss ist die Wassermenge, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums durch eine gegebene Membranfläche fließt. Die Stabilität des Flusses ist entscheidend, da die Membran bei einem minimalen Betriebsdruck eine bestimmte Menge an aufbereitetem Wasser erzeugen muss.

Die Spezifikation für MBR weist einen Auslegungsfluss von 10–30 LMH und einen Betriebsfluss von 15–30 L/m²·h bei 25°C aus.

Der tatsächliche Durchfluss wird durch die Abwassereigenschaften, die Abwassertemperatur, die Schlammbeschaffenheit und die Betriebsbedingungen beeinflusst. Bei modularen Anlagen ermöglicht jedoch ein bekannter Durchflussbereich den Ingenieuren, die richtige Membranfläche für die erforderliche Behandlungskapazität auszuwählen.

Ein praktischer und stabiler Betriebsbereich ist für die langfristige Systemplanung nützlicher.

3. Hohe Beständigkeit gegen Fouling

Fouling bezeichnet die Ansammlung von Feststoffen und anderen Materialien auf der Membranoberfläche, wodurch die Filtration erschwert wird. Es ist eines der Hauptprobleme im Betrieb von Membranbioreaktoren (MBR).

Eine geeignete Membrankonstruktion kann zur Kontrolle von Fouling-Phänomenen beitragen. Die Membran besteht aus einer hydrophilen PVDF-Legierung und weist eine gleichmäßige Verteilung von Hohlfasern auf, um die Schlammansammlung um die Fasern zu minimieren.

Verschmutzungen lassen sich nicht einfach aus der Gleichung entfernen. Das praktische Ziel besteht darin, sie durch geeignete Membrankonstruktion, Belüftung, Betriebsbedingungen und Reinigung in Schach zu halten.

Dies ist wichtig, da mit zunehmender Verschmutzung die Filtrationsleistung beeinträchtigt werden und sich die Reinigungshäufigkeit erhöhen kann. Eine Membran, die eine bessere Kontrolle der Verschmutzung ermöglicht, kann den Routinebetrieb deutlich vereinfachen.

4. Langlebige Materialien und mechanische Festigkeit

Eine MBR-Membran sollte jedoch in der Lage sein, Filtration, Belüftung, Rückspülung, Reinigung und Handhabung dauerhaft standzuhalten.

Für den Membranbau werden PVDF (Trennschicht) und PET (Trägermaterial) verwendet. Weitere Spezifikationen umfassen eine Zugfestigkeit von über 150 N und eine Schälfestigkeit von über 3 N.

Dies ist besonders wichtig für Membranelemente, wenn sie wiederholt Betriebsdruck, Reinigungszyklen und physischem Kontakt ausgesetzt sind.

5. Reinigungsverträglichkeit

Unabhängig von der Qualität einer Membran ist eine Kontrolle der Verschmutzung unerlässlich. Daher sollte die Reinigungsmethode bei der Auswahl der Membran berücksichtigt und nicht vernachlässigt werden.

Durch Luftspülung können Feststoffablagerungen reduziert und durch Rückspülung und chemische Reinigung der ursprüngliche Leistungszustand der Membran wiederhergestellt werden.

Der maximale Rückspüldruck beträgt 70 kPa, und das System wird pulsierend belüftet. Je nach gewählter Betriebsart kann die Membran entweder mit oder ohne Rückspülung betrieben werden.

Durch die Implementierung einer geeigneten Reinigungsstrategie lässt sich die Leistungsfähigkeit der Membran zwischen den Reinigungen erhalten. Dies ermöglicht den Betreibern zudem ein unkomplizierteres Wartungsprogramm, anstatt erst nach einer Verschlechterung der Filtrationsleistung Korrekturmaßnahmen durchführen zu müssen.

6. Ein geeigneter Betriebsbereich

Während des Betriebs kann sich der Zustand des Abwassers ändern, daher sollte eine Membran spezifische Druck-, Temperatur- und pH-Bereiche aufweisen.

Den Spezifikationen zufolge wird ein Transmembrandruckbereich von 0–35 kPa, ein Betriebstemperaturbereich von 5–40 °C und ein Betriebs-pH-Bereich von 2–10 empfohlen. Für einen pH-Bereich von 1–12 wird eine chemische Reinigung empfohlen.

Anhand dieser Einschränkungen können Ingenieure entscheiden, ob die Membran unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen die erforderliche Leistung erbringt. Diese Grenzwerte sollten stets in Verbindung mit den tatsächlichen Abwassereigenschaften und den Bedingungen während des normalen Betriebs und der Reinigung berücksichtigt werden.

Die Kenntnis dieser Grenzen vor der Installation hilft auch dabei, eine Diskrepanz zwischen Membran und Behandlungsprozess zu vermeiden.

7. Kompatibilität mit modularem Systemdesign

Das System um die Membran herum muss ebenfalls auf die Membran abgestimmt sein. Die Membranstufe ist in integrierten Modulsystemen mit anderen Aufbereitungselementen wie Belüftungsanlagen, Pumpen, Steuerungen usw. integriert.

QILEE's   integrierte Membransysteme Sie basieren auf verschiedenen, auf Kufen montierten Konfigurationen mit unterschiedlichen Membranflächen und -größen. Die angegebene Gesamtmembranfläche der MBR-Küchenanlagen variiert zwischen 400 m² und 2.520 m².

Außerdem wird dadurch die Wahl der Membranen von einer bloßen Komponente zu einer Konstruktionsentscheidung für das gesamte System.

MBR-Membranmerkmale auf einen Blick

Auswahl einer MBR-Membran für ein integriertes System

Diese sieben Merkmale sollten als Ganzes und nicht einzeln betrachtet werden. Eine gute Leistung hängt nicht nur von einem hohen Durchfluss ab, sondern auch von der einfachen Reinigung der Membran. Ebenso wenig nützen hohe mechanische Eigenschaften, wenn die Membrankonfiguration nicht optimal für die erforderliche Kapazität ausgelegt ist.

Es empfiehlt sich, zunächst die Eigenschaften des Abwassers, den erforderlichen Durchfluss, die Betriebsbedingungen, das Reinigungsverfahren und den verfügbaren Platz für die Installation zu ermitteln. Anschließend können die Membranspezifikationen mit diesen Anforderungen verglichen werden.

Bei Projekten, die ein kleineres Aufbereitungssystem benötigen, bietet QILEE die passende Lösung. Integrierte modulare Systeme   bieten membranbasierte Lösungen, die unterschiedlichen Behandlungsanforderungen gerecht werden.

Abschluss

Eine gute MBR-Membran benötigt mehr als einen Feinfilter. Ihre praktische Leistungsfähigkeit wird durch Porenstruktur, Durchflussrate, Foulingresistenz, Haltbarkeit, Reinigungsverträglichkeit, Betriebsbereich und Systemkompatibilität beeinflusst.

Diese sieben Merkmale bilden die Grundlage einer einfachen Checkliste zum Vergleich von Membranen vor der Auswahl. Die optimale Abstimmung der Membran auf das Abwasser, die Betriebsbedingungen und das übergeordnete IMS-System bietet Ingenieuren und Betreibern eine solide Basis für eine stabile Abwasserbehandlung, einen planbaren Betrieb und eine überschaubare Wartung.

Für Projekte, die kompakte und flexible Behandlungslösungen erfordern, bietet QILEE mit seinen integrierten modularen Systemen membranbasierte Behandlungsoptionen, die auf unterschiedliche Anforderungen an die Abwasserbehandlung zugeschnitten sind.