UDE: Forschung für sauberes Wasser

17.02.2011

Planung, Bemessung und Konstruktion » Leitungsnetze » Wasserversorgung

Wie wichtig die Forschung um eine ständige Optimierung der Wasseraufbereitung ist, zeigt ein gemeinsames Projekt der Fachgebiete Verfahrenstechnik / Wassertechnik sowie Mechanik und Robotik an der Universität Duisburg-Essen. „BaCaMe“ (Backwash Capillary Membrane) wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit rund 700.000 Euro gefördert.

Wir benutzen es täglich zum Duschen und Zähneputzen, zum Waschen und Putzen, oder um uns einfach nur zu erfrischen: Trinkwasser kommt in Deutschland aus jedem Wasserhahn. Was aber alles notwendig ist, um Grund- oder Oberflächenwasser trinkbar zu machen, darüber denkt man im Alltag kaum nach.
 
Konkret geht es beim BaCaMe-Projekt um die Optimierung der Spülung von Kapillarmembranen, die innerhalb der Trinkwasseraufbereitungsanlagen für eine Filterung des Wassers sorgen. „Die Filterung durch Membranen ist eine bewährte Methode, die von Professor Rolf Gimbel seit einigen Jahren vorangetrieben wird“, sagt Wojciech Kowalczyk, Professor am Lehrstuhl für Mechanik und Robotik der UDE, der gemeinsam mit Rolf Gimbel vom Fachgebiet Verfahrenstechnik / Wassertechnik an dem DFG-Projekt arbeitet.
 
Dabei werden Partikel und Stoffe aus dem Wasser gefiltert, die dem Menschen Schaden zufügen könnten, oder das Wasser trüben oder verunreinigen. „Diese Partikel lagern sich aber wiederum an den Membranen ab – und müssen durch eine so genannte Rückspülung entfernt werden, damit die Aufbereitungsanlage weiter effektiv arbeiten kann, weniger Energie verbraucht und nicht verstopft oder gar ausfällt“, sagt Kowalczyk. „Der Rückspülprozess stellt ein noch weitgehend unerforschtes Gebiet dar, mit einem hohen Potential, die Effizienz des Filtrationsprozesses deutlich zu erhöhen.“

Wasseraufbereitung kann noch optimiert werden
Wann im Betriebsverlauf der Wasseraufbereitungsanlage diese Rückspülung durchgeführt werden sollte, mit welchem Druck und welcher Geschwindigkeit, das erforschen die UDE-Wissenschaftler in dem von der DFG geförderten Projekt. „Gesucht werden die optimalen Parameter, um einen möglichst störungsfreien Betrieb der Wasseraufbereitung zu garantieren“, so Kowalczyk. Bisher werden die Spülungen oft erst durchgeführt, wenn schon eine erhebliche Druckdifferenz in der Anlage vorherrscht. „Wir gehen in Deutschland ganz selbstverständlich davon aus, dass Trinkwasser immer und überall verfügbar ist. Dabei gibt es einige Prozesse bei der Aufbereitung, die zu optimieren sind.“
 
Innerhalb des interdisziplinären Projekts müssen zunächst die Mechanismen genau untersucht werden, die für das Ablösen und den Abtransport von Partikeln innerhalb der Kapillarmembran verantwortlich sind. Dazu werden Versuche mit speziell konzipierten Laboranlagen sowie strömungsmechanische Simulationen am Computer durchgeführt. Die gewonnenen Erkenntnisse über die Rückspülmechanismen werden zur Entwicklung optimierter Spülbedingungen verwendet. Diese werden anschließend in Langzeitversuchen unter Verwendung einer voll automatisierten, kommerziell verfügbaren Membrananlage überprüft.

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