Verfahrenstechnik und Potential zur Salzrückgewinnung sowie Entfernung organischer Spurenstoffe anhand des Betriebs einer Pilotanlage mit Elektrodialyse und Umkehrosmose

Abstract

Das Ziel der Diplomarbeit ist es, die Verfahrenstechnik und das Potential zur Salzrückgewinnung sowie Entfernung organischer Spurenstoffe anhand des Betriebs einer Pilotanlage mit Elektrodialyse und Umkehrosmose zu vergleichen und herauszufinden, welche Methode bessere Ergebnisse in Bezug auf die Qualität der gereinigten Abwässer zeigt. Der geplante Ansatz ermöglicht es, das gereinigte Diluat ohne weitere Behandlung dem Vorfluter zuzuführen. Sowohl die Umkehrosmose als auch die Elektrodialyse sind Membranverfahren, die zur Wasseraufbereitung (zum Beispiel Entsalzung) verwendet werden. Sie unterscheiden sich im verfahrenstechnischen Ansatz, in ihrer Funktionsweise und in der Betriebsführung. Beide Entsalzungstechnologien können in ähnlichen Anwendungsbereichen eingesetzt werden, sie unterscheiden sich jedoch im Trennmechanismus. Die Umkehrosmose ist ein druckbetriebenes Verfahren, die Elektrodialyse nutzt ein elektrisches Feld für die Trennung. Das Potential der Pilotanlage in Bezug auf die Entsalzung und Salzrückgewinnung bzw. Aufkonzentration ist definitiv gegeben. Die Daten der Ergebnisse haben gezeigt, dass die Entsalzung bzw. die Aufkonzentration in der Anlage funktioniert, jedoch muss darauf hingewiesen werden, dass die Versuche im Sommer durchgeführt wurden, weshalb wenig bis kein Streusalz (NaCl) im Ablauf der Kläranlage vorhanden war. Es konnten nur einige Kationen und Anionen nachgewiesen werden. Die Ergebnisse der Probenahmen haben gezeigt, dass organische Spurenstoffe effektiv durch die Umkehrosmose und Elektrodialyse entfernt werden können. Das Permeat der Umkehrosmose ist nahezu frei von Spurenstoffen, während die Anteile der Spurenstoffe im Konzentrat jedoch viel höher sind, als im Konzentrat der Elektrodialyse. Die Qualität der Diluate in der Elektrodialyse weisen gute Ergebnisse in Bezug auf die Entfernung der Spurenstoffe auf.

The aim of the diploma thesis is to compare the process technology and the potential for salt recovery and removal of organic trace substances by operating a pilot plant with electrodialysis and reverse osmosis and to find out which method shows better results in terms of the quality of the treated wastewater. The approach allows the purified diluate to be fed into the receiving watercourse without further treatment. Both reverse osmosis and electrodialysis are membrane processes that are used for water treatment (e.g. desalination). They differ in their process engineering approach, their mode of operation and their operational management. Both desalination technologies can be used in similar areas of application, but they differ in their separation mechanism. Reverse osmosis is a pressure-driven process, while electrodialysis uses an electric field for separation. The potential of the pilot plant in terms of desalination and salt recovery/concentration is definitely there. The data from the results have shown that the desalination and concentration in the plant works, but it must be pointed out that the tests were carried out in summer, which is why there was little to no road salt (NaCl) in the effluent of the wastewater treatment plant. Only a few cations and anions could be detected.The results of the sampling have shown that organic trace substances can be effectively removed by reverse osmosis and electrodialysis. The permeate from reverse osmosis is almost free of trace substances, while the shares of trace substances in the concentrate are much higher than in the concentrate from electrodialysis. The quality of the diluates in electrodialysis shows good results with regard to the removal of trace substances.