Ultraschallreinigung verbessert den Wirkungsgrad von Membranen
Industriebetriebe, die auf Erzeugnisse der Agrarindustrie zurückgreifen wie Brauereien und Lebensmittel verarbeitende Unternehmen, benötigen enorme Mengen an Wasser, welches mit organischen Stoffen verunreinigt wird. Diese Stoffe machen eine biologische Behandlung der kontaminierten Abwässer in einer Wasseraufbereitungsanlage erforderlich, bevor sie in ein Klärbecken eingeleitet werden können. Werden die Becken durch Membranbioreaktoren (MBR) ersetz, lässt sich die Menge der trockenen Stoffe erhöhen. Diese Stoffe können in Form von Dünger und Bodenverbesserern wiederverwendet werden. Die Verwendung der Membrantechnologie erhöht zudem die Konzentration der nützlichen Mikroorganismen, welche zur Steigerung des Aufbereitungsvermögens des Systems beitragen. Nachteil der MBR ist der Umstand, dass ihre Wirksamkeit durch die Aufskalierung und die Bildung von unerwünschten Stoffen reduziert wird. Die Folge hieraus ist, dass große Mengen an Chemikalien sowie ein beträchtlicher Zeitrahmen und Aufwand erforderlich sind, um diese Membranen zu reinigen und zu warten. Im Agroiwatech-Projekt wurde die Verwendung von Ultraschall zur Reinigung von Membranen im eingebauten Zustand untersucht, um ihren Wirkungsgrad zu verbessern. Durch diese Technik lassen sich die Auswirkungen auf die Umwelt verringern, da im Vergleich mit herkömmlichen Methoden der Einsatz von Chemikalien verringert wird und der Energieaufwand geringer ist. Die Forschungsgemeinschaft untersuchte bei unterschiedlichen Ultraschallfrequenzen verschiedene Membranen mit Prüfsubstanzen, um die Durchflussgeschwindigkeit im Vergleich zum Druck zu bestimmen. Die Wissenschaftler wählten eine Membran für weitere Studien aus und setzten diese einer Ultraschallfrequenz von 15,5\;kHz aus. Die Ergebnisse wiesen darauf hin, dass der Ultraschall die Membran nicht beschädigt, aber die Durchflussgeschwindigkeit erhöht. Nach neun Stunden war allerdings eine herkömmliche Reinigung der Membran erforderlich. Im Anschluss an diese ersten Versuche entwickelten die Wissenschaftler kleine Module sowie ein MBR-System für weitere Untersuchungen. Die Abwässer wurden mit Belebtschlamm behandelt und unter Verwendung der Membranmodule gefiltert. Bei Belebtschlamm handelt es sich um Luft und Mikroorganismen enthaltende Abwässer, durch die ein Abbau von organischen Stoffen erzielt wird. Nach dieser dualen Behandlung war der Gehalt an organischen Stoffen und an Ammoniak deutlich geringer, im Vergleich zur einzelnen Verwendung der Membran wiesen die Ergebnisse eine weitaus höhere Effizienz auf. Die kostengünstige Wiedergewinnung von potenziell nützlichen Ressourcen aus Abwässern stellt bei der Reinigung der stark verschmutzen Wasserwege Europas einen zusätzlichen Anreiz dar. Dünger und Biokraftstoffe, deren Produktion mit geringem Energieaufwand möglich ist, werden mit hoher Sicherheit sehr attraktive Möglichkeiten für die Ausrichtung der Agrarindustrie darstellen.
