Aufbau und Inbetriebnahme eines chemie- und biologiefreien Hybridreaktorsystems zur strukturintegrierbaren Grauwasserbehandlung und -aufbereitung

  • Wasser ist die Voraussetzung für die Entstehung von Leben auf der Erde und somit eine der wichtigsten Ressourcen unseres Planeten. Um die Ressource Wasser auch in Zukunft weiterhin nutzen zu können, wird die Aufbereitung und Wiederverwertung von verschmutzten Wasser unabdingbar bleiben. In der vorliegenden Arbeit sollen die Betriebsparameter festgelegt und die Automatisierung für eine Verfahrenskombination für chemie- und biologiefreie Grauwasserbehandlungsverfahren verbessert werden. Dazu wurde im Vorfeld ein Demonstrator mit innovativer Fest-Flüssigtrennung, keramischer Membrantechnologie und photokatalytischen Oxidationsverfahren entwickelt. Die verschiedenen Reinigungsstufen wurden mit Hilfe von synthetischen und realen Grauwasser auf Reinigungsleistung und Reinigungsdauer getestet. Auf Grundlage dieser Ergebnisse konnte eine optimierte Ablauf-steuerung entwickelt werden. Die Grobfiltration mit Filterbeuteln mit einer Porengröße von 10 µm konnte die Anforderungen erfüllen. Die geplante Durchflusszeit, von 4,7 Minuten pro 100 Liter, konnte bei den erwarteten Rückhaltewerten problemlos erfüllt werden. Bei der Membranfiltration wurden die erwarteten Rückhaltewerte nicht vollständig erreicht. Die Trübung konnte zwar um 93,3 bis 99,9 % reduziert werden, doch die Messwerte für den chemischen Sauerstoffbedarf betrugen im Permeat 47,3 bis 101,0 mg/l. Durch diese hohen Konzentrationen konnten in der nachfolgenden Photokatalytischen Oxidation keine energieeffizienten Ablaufzeiten erzielt werden. Der chemische Sauerstoffbedarf konnte zwar auf 3,74 bis 4,26 mg/l reduziert werden, aber die Ablaufzeiten betrugen dabei bis zu 345,7 Stunden pro 200 Liter Grauwasserpermeat. Die Ammoniumkonzentration betrug nach der Photokatalyse 2,43mg/l. Im nachfolgenden Ionenaustauscher konnte die enthaltene Ammoniumkonzentration unter den Grenzwert der Trinkwasserverordnung reduziert werden. Eine Aussage darüber, ob das behandelte Wasser Trinkwasserqualität aufweist, konnte nicht getroffen werden. Die Gesamtdurchflusszeit betrug bis zu 512 Stunden und lag damit deutlich über den erwarteten Werten.
  • Water is fundamental for the evolution of life on earth and therefore it is one of the most important resources on our planet. To be able to further use this resource in the future, the processing and recycling of polluted water remains indispensable. This thesis aims at de-termining the operating parameters and improving the automation of a combination process for greywater treatment without application of chemicals and biological processes. Prior to the experimental phase, a demonstrator using innovative solid-liquid separation, ceramic membrane technology and photocatalytic oxidation processes was developed. The different treatment stages were then tested using synthetic und real greywater in order to determine cleaning performance and required time. Based on the findings, an optimized flow control could be developed. The coarse filtration with filter bags (10 µm pore size) met the requirements. The planned flow time of 4.7 minutes per 100 liters could easily be ful-filled in accordance with the expected retention values. However, during membrane filtra-tion the expected retention values could not be completely achieved. The turbidity could be reduced by 93.3 to 99.9%, but the measured values of the chemical oxygen demand in the permeate only reached 47.3 to 101.0 mg/l. Due to these high concentration levels, no en-ergy-efficient processing time could be achieved during the following photocatalytic oxida-tion. The chemical oxygen demand could be reduced to 3.74 to 4.26 mg/l, but the pro-cessing time amounted up to 345.7 hours per 200 liters of greywater permeate. After pho-tocatalysis, the ammonium concentration was 2.43 mg/l. Applying an ion exchanger, the ammonium concentration could be reduced below the limit value defined by of the Ger-man Drinking Water Ordinance. However, a reliable statement on the overall drinking wa-ter quality is not possible. The total processing time amounted up to 512 hours which significantly longer than anticipated.

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Metadaten
Author:Franz Hascher
Advisor:Bernhard Gemende, Olaf Scheithauer
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Name:Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS Winterbergstraße 28, 01277 Dresden, 01277 Dresden
Date of Publication (online):2017/07/25
Year of first Publication:2017
Publishing Institution:Westsächsische Hochschule Zwickau
Date of final exam:2017/07/26
Tag:Grauwasser; Membranfiltration; Photokatalytische Oxidationsverfahren; dezentrale Aufbereitung
ceramic membrane technology; decentralized water treatment; greywater; photocatalytic oxidation
Page Number:61 Seiten, 17 Abb., 12 Tab., 48 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Physikalische Technik, Informatik
Release Date:2019/10/30