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3 Filtermodule aus Umkehrosmoseanlagen mit Ablagerungen

Leistungsanbieter

IWW Institut für Wasserforschung gGmbH

Zielgruppe

Wasserversorgungsunternehmen, Ingenieurbüros, Industrieunternehmen, Betreiber von Umkehrosmose- oder Nanofiltrationsanlagen sowie von weitergehenden Abwasseraufbereitungen

Thema

Prüfung und Analytik

Autopsie von Filtrationsmodulen

Scaling und Biofouling sowie oxidative oder mechanische Beschädigungen der Membranmodule können die Filtrationsleistung verändern und die Qualität des Filtrats beeinträchtigen. Dies führt in den meisten Fällen zu verkürzten Filterlaufzeiten oder unzureichenden Permeateigenschaften mit erheblichen wirtschaftlichen Nachteilen. Um den häufigen und kostspieligen Austausch von geschädigten Membranmodulen zu vermeiden, ist es wichtig, die Ursachen für die auftretenden Probleme zu identifizieren, um geeignete Maßnahmen ergreifen zu können und einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.

Untersuchung eines Membranmoduls

  1. Öffnung des Membranmoduls: Optische Untersuchung der Moduloberfläche mit Fotodokumentation und Entnahme von Belagsproben
  2. Bestimmung biologischer und chemischer Parameter in den Belagsproben, Betrachtung der Struktur der Beläge, Untersuchung auf oxidative Schäden der Membran
  3. Identifizierung von Ursachen für die Membranverblockung oder -schädigung
  4. Empfehlungen für die Verbesserung des Aufbereitungsverfahrens oder des Modulbetriebes
Vielseitiger Einsatz von Filtrationsmodulen in der Industrie
Untersuchung abgeschabter Ablagerungen bei einer Modulautopsie
Untersuchung abgeschabter Ablagerungen bei einer Modulautopsie © IWW

Filtrationseinheiten für Wasser wie z. B. Umkehrosmose-Membranmodule sind die zentrale Technologie in vielen Trinkwasseraufbereitungsanlagen oder wichtiger Bestandteil komplexer Produktionsprozesse, wie z. B. in der Halbleiterindustrie. 

Die Zusammensetzung des zu filtrierenden Wassers ist dabei ein wesentlicher Faktor für die Lebensdauer der verbauten Module. Ein hoher Härtegrad des Wassers oder hohe Konzentrationen an biologisch leicht verwertbaren Nährstoffen können zu Scaling oder Biofouling auf den Anstromseiten der Membranen und zu stark verkürzten Laufzeiten der Module führen. Weiterhin können Desinfektionsmittel, wie sie häufig in der Wasseraufbereitung verwendet werden, die eingesetzten Membranen schädigen, was sich in einer erhöhten Permeabilität der Membran und erhöhten Leitfähigkeit des Filtrats bemerkbar macht. Dies kann dazu führen, dass die Zielwerte des Filtrats nicht mehr eingehalten werden oder dass es zu Produktionsausfällen kommt. Weiterhin haben die Betriebsweise und die Reinigung des Moduls einen wesentlichen Einfluss auf die Laufzeit. Um unnötige Kosten für den häufigen Austausch von Filtermodulen zu vermeiden, sollten bei auftretenden Problemen die möglichen Ursachen ermittelt werden. Hierfür steht dem IWW neben der üblichen Wasseranalytik eine Vielzahl weiterer Methoden zur Untersuchung der Beläge zur Verfügung:

  • Bestimmung des Trockenrückstandes und des Glühverlusts
  • Elementanalyse mittels ICP-OES
  • Bestimmung der Gesamt- und Intaktzellzahl mittels Durchflusszytometrie
  • Bestimmung der Gesamtkoloniezahl (heterotrophic plate count) und Nachweis von Pilzen
  • Visualisierung mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM)
  • Lokale Elementzusammensetzung mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX)
  • Substanzidentifizierung mittels Fourier-Transformations-Infrarotspektrometrie (FT-IR)

Oxidative Schädigungen der Polymerstruktur der aktiven Filterschicht der Membran können mittels Röntgenphotoelektronenspektrokopie (englisch: X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS) erkannt werden.

Die verfahrenstechnischen Aspekte des Modulbetriebs werden von unseren erfahrenen Technologen bewertet und wenn notwendig an die vorliegenden Bedingungen angepasst.

Leistung der IWW Institut für Wasserforschung gGmbH