In diesem Modul lernen Sie, warum die Partikelabscheidung ein wichtiger Schritt bei der Wiederverwendung von Abwasser ist und in nahezu allen Anwendungen zur Wasserrückgewinnung vorkommt. Wir zeigen Ihnen, wie dies durch die Anwendung von Ultrafiltration und das Ausstatten des Systems zur Abwasserwiederverwendung mit intelligenten Systemen auf durchdachte Weise geschieht.

Herzstück des Prozesses der Wiederverwendung von Wasser ist eine Ultrafiltrationseinheit zur Partikelabscheidung. Die Membranporen für die Ultrafiltrationstechnologie sind auf eine Größe zwischen 0,01 und 0,1 Mikrometer festgelegt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass alle schwebenden Partikel und Bakterien entfernt werden. Je nach Menge oder Mischungsverhältnis der organischen und anorganischen Inhaltsstoffe im Abwasser können nach Bedarf weitere Behandlungsschritte auf Zufuhr- und Filtratseite hinzugefügt werden. Anschließend ist das Wasser bereit für die nächste Stufe im Aufbereitungsprozess.

Werfen wir einen etwas genaueren Blick auf die Zufuhr- und die Rückspülungsseite der Ultrafiltrationseinheit.

Der Filtrationszyklus beginnt, wenn das vorbehandelte Wasser durch die Ultrafiltrationsmembrane gepumpt wird. Während des Betriebs laufen Systeme mit Ultrafiltration zumeist im Filtrationsmodus. Für eine optimale Leistung der Filtrationsmembran ist ein konstanter Durchfluss erforderlich. Dies lässt sich mithilfe einer Pumpe mit Drehzahlregelung erreichen. Ab und zu muss eine Rückspülung zum Reinigen der Membran durchgeführt werden, weil Verunreinigungen und Materialablagerungen die Durchlässigkeit verschlechtern und den Transmembrandruck (TMP) erhöhen.

Mit dem Rückspülungszyklus wird die Membran gereinigt. Dazu wird das ultrafiltrierte Wasserprodukt in die entgegengesetzte Richtung zum Filtrationsfluss gepumpt, um so jegliche Verschmutzung in der Membran wegzuspülen.

Da dies häufig während der gesamten Produktionszeit oder chargenweise (etwa nach einer festgelegten Menge gefilterter Flüssigkeit) erfolgt, kann dieser Prozess ineffizient sein, weil die Reinigung zu festen Zeiten durchgeführt wird, also auch dann, wenn gar kein Bedarf besteht, und wertvolles, bereits gefiltertes Wasser verbraucht.

Bei der chemisch verstärkten Rückspülung wird die Wirksamkeit der Reinigung je nach Verunreinigung durch Beigabe von Chemikalien wie Chlor oder einer Säure- oder Basenlösung zum Rückspülungsfluss erhöht. Dabei kommt es auf eine präzise Dosierung an, nicht nur für die Wirksamkeit des Prozesses, sondern auch, um den Einsatz von Chemikalien zu reduzieren.
Mit einer intelligenten Steuerung erreichen Sie eine hohe Effizienz im Rückspülungsprozess.

Mit dem Luftspülungszyklus werden Partikelablagerungen auf der Außenseite der Membranoberfläche gelöst.

Egal, welche Gründe den Ausschlag für die Einführung eines Systems zur Wiederverwendung von Abwasser in Ihre Industrieprozesse gegeben haben – Sie müssen stets die Gesamtbetriebskosten des Systems berücksichtigen. Zusätzlich zur Ultrafiltration, den Prozessen auf Zufuhr- und Rückspülungsseite und den Energiekosten müssen auch die Kosten für die Chemikalien, Verbrauchsmaterialien, Arbeitsstunden, Abschreibungen und Ausfallzeiten in die Gesamtkostenberechnung einbezogen werden.

All diese Bereiche lassen sich durch eine durchdachtere und intelligentere Herangehensweise an auf Ultrafiltration basierende Systeme zur Wiederverwendung von Abwasser optimieren.

Eine intelligente Lösung für ein Ultrafiltrationssystem umfasst beispielsweise Sensoren für Druck, Durchfluss und chemische Parameter auf der Zufuhrseite.

Auch auf der Seite der Rückspülung gibt es solche Sensoren.

Intelligente Pumpen verfügen über integrierte Überwachung und Fehlerprognose sowie einen Durchflussmesser und eine Drucküberwachung.
Remote-Verbindung zu SPS-, Cloud- und IoT (Internet of Things)-Lösungen ermöglicht Zugriff auf Datenvisualisierungen und vorbeugende Wartungsdienste.

Darüber hinaus arbeitet Grundfos an einem betriebsbereiten „digitalen Zwilling“ für kritische Prozesse, der über eine IoT-Plattform betrieben werden soll. Auf diese Weise erhalten Sie eine selbstanpassende Regulierung von Ausflockung, Ablagerungen, Verschmutzung, Filtration, Rückspülung und Reinigung.

Lassen Sie uns die potenziellen Vorteile unserer intelligenten Herangehensweise, die wir Grundfos iSOLUTIONS nennen, einmal anhand der folgenden Szenarios zusammenfassen.

Senkung des Einsatzes von Chemikalien:

- Digitale Dosierpumpen sorgen für eine präzise Dosierung. Dies senkt den Einsatz von Chemikalien und sorgt für deren optimale Anwendung

- Die intelligente Anwendung von Flockungsmitteln senkt die Menge des erzeugten Schlamms und optimiert gleichzeitig die Leistung Ihres Filtrationssystems

- Immer wenn die Gefahr von Ablagerungen oder Verschmutzung besteht, kann eine intelligente Rückspülung implementiert werden.
Dadurch wird die bei der Reinigung verwendete Chemikalien- und Wassermenge optimiert.

Kosteneinsparungen bei Ressourcen:

- Sie erzielen Einsparungen bei Wasser, Energie und Chemikalien

- Die chemisch verstärkte Rückspülung richtet sich nach den Anforderungen Ihres Systems

- Das optimierte System gibt Ihnen eine bessere Kontrolle über ihren Chemikalienvorrat. Die Bestellung kann bedarfsweise vom System an Ihre ERP-Systeme gerichtet werden

Prozessoptimierung:

- Die optimierte Regelung des Intervalls zwischen Filtration und Rückspülung spart Wasser und Energie und verlängert die Lebensdauer Ihrer Ultrafiltrations-Membran. All dies wirkt sich positiv auf die Gesamteffizienz Ihres Systems aus.

- Die in Ihr System integrierte Intelligenz passt sich, unabhängig von den Veränderungen oder der Variabilität in der Rohwasserqualität, an, um für stabile Bedingungen und eine optimale Leistung zu sorgen.

Fassen wir die Inhalte aus diesem Modul noch einmal zusammen:

- Herzstück eines Systems zur Wasserwiederverwendung ist eine Ultrafiltrationseinheit.

- Durch die Optimierung des Systems auf Zufuhr- und Filtratseite der Ultrafiltrationseinheit sparen Sie bei den Gesamtbetriebskosten.

- Durch einen intelligenten Systemansatz erzielen Sie Effizienzsteigerungen und Kosteneinsparungen bei Ausflockung, Ablagerungen, Verschmutzung, Filtration, Rückspülung und Reinigung.