Wolfgang Schöne, Michael Lyko
Die Separation der Biomasse ist der kritische Punkt in konventionellen Abwasserreinigungsanlagen, da die Gefahr groß ist, dass Bakterien mit in den Ablauf gelangen. Dies gilt insbesondere dann, wenn starke Schwankungen in der Abwasserzusammensetzung betriebsbedingt vorliegen. Technisch und wirtschaftlich lassen sich aufgrund der Sedimentationseigenschaften des Schlamms nur Schlammkonzentrationen von 3 bis 5 g/l in den konventionellen Kläranlagen realisieren. Bei höheren Konzentrationen würde zu viel Schlamm mit dem geklärten Wasser aus der Anlage ausgetragen.
Dort setzt die Membran ein, da sie eine natürliche physikalische Barriere für die Bakterien darstellt. Somit wird die Ablaufqualität durch die Membran deutlich verbessert. Zusätzlich ermöglichen Membranen eine Erhöhung der Biomassekonzentration auf 10 bis 12 g/l. Dies wiederum erhöht die Kapazität und Leistungsfähigkeit der Gesamtanlage deutlich. Die Becken können kleiner ausgelegt oder die Kapazitäten vorhandener Becken vergrößert werden. Bei den Membransystemen für die Membranbioreaktoren (MBR) unterscheidet man die externen Systeme, meist in Form von Rohrmodulen, und die getauchten Systeme, bei denen die Membranen direkt in das Abwasser getaucht werden. Letztlich haben sich bei aeroben Aufbereitungsanlagen getauchte Module aufgrund ihres deutlich geringeren Energiebedarfs durchgesetzt. Sie benötigen zur kontinuierlichen Abreinigung der Membranoberfläche nur eine Begasung und werden direkt in das Nitrifikationsbecken oder separat in einen Filtrationstank getaucht.
Im Wesentlichen unterscheidet man bei getauchten Systemen zwei Bauformen: Kapillarmembransysteme und Flachmembransysteme. Prinzipiell ist die Filtrationsart identisch und beide erfüllen die in diese Technologie gesetzten Erwartungen und stellen daher eine deutliche Verbesserung gegenüber der konventionellen Behandlung dar. Die Kapillaren sind im Prinzip kleine Hohlfasern von ca. 2 m Länge, die von außen nach innen durchströmt werden. Sie werden zu Bündeln zusammengefasst, wobei eine Vielzahl von Bündeln wiederum ein Modul ergibt. Auf diese Weise lässt sich eine hohe Packungsdichte in Bezug auf die Membranfläche erreichen. Abhängig vom Hersteller befestigt man die Bündel an beiden Enden oder am Boden des Moduls. Hauptschwierigkeiten dieser Modul-art sind das Verzopfen und Zuwachsen der Bündel, da eine effektive Reinigung zwischen den Kapillarbündeln schlecht bzw. nicht möglich ist. Auch die bei diesem System mögliche Rückspülung durch Strömungsumkehr kann das Problem aufgrund der schlechten Überströmung im Bündel nicht vollständig beseitigen. Letztlich führt dies zu Verlust an effektiver Memb-ranfläche. Um die Verschmutzung zu minimieren fordern die Hersteller der Systeme eine sehr feine Vorfiltration des Abwassers die jedoch zusätzliche Investitions- und Betriebskosten verursacht.
