Bewertung des Einsatzes von ROPUR RPI® Antiscalants zeigt signifikante Einsparungen

ÜBERBLICK

1961 gründeten die Wasserwerke Dinslaken GmbH ein privates Versorgungsunternehmen für die Region Niederrhein und betreiben heute das Trinkwasserwerk Löhnen. In der Nähe der Anlage liegt die Stadt Dinslaken, ein Gebiet, in dem fast ein Jahrhundert lang Steinkohle im Tiefschacht abgebaut wurde. Infolgedessen kam es dort, wo das Wasserwerk Löhnen seine Versorgungsbrunnen hat, zu bergbaubedingten Absenkungen von bis zu fünf Metern. Infolgedessen reichte die Filtertiefe von der Oberfläche bis zum Grundwasserspiegel nicht mehr aus, um die Entfernung von Partikeln und Schadstoffen an der Oberfläche zu gewährleisten. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, bestand darin, große Polderpumpen zu betreiben und den Grundwasserspiegel abzusenken, indem große Mengen Wasser in den nahen Rhein geleitet wurden. Bei dieser Methode zeigten die Simulationen jedoch, dass es zu einem Eindringen von Grundwasser aus den unterirdischen Seitenbächen des Flusses kommen könnte. Dicht besiedelte Städte in der Nähe des Rheins nutzen den Fluss als Abflussleitung für geklärte Abwässer. Die eindringenden Ströme würden erhöhte Konzentrationen anthropogener Substanzen mit sich führen, darunter pharmazeutische Rückstände von Schmerz- und Krebsmedikamenten, Röntgenkontrastmittel, Herbizide, Pestizide und andere neu auftretende Verunreinigungen aus Industrieabwässern und Oberflächenabfluss.

Im Jahr 2006 begannen die Stadtwerke Dinslaken gemeinsam mit dem Rheinisch-Westfälischen Institut für Wasserwirtschaft (IWW) Machbarkeitsstudien, um Lösungen für das Wasserwerk Löhne zu finden, die eine hohe Qualität des Trinkwassers für die heutigen und zukünftigen Gemeinden sicherstellen. Die Durchführbarkeitsstudien umfassten strenge Pilotversuche, bei denen die schlimmsten Szenarien einer Grundwasserkontamination nachgestellt wurden. IWW wählte Toray RO-Membranelemente für ein zweistufiges Niederdruck-Membranverfahren als praktikable Lösung zur Reduzierung von Verunreinigungen bei geringem Energieverbrauch.

DIE HERAUSFORDERUNG

Das Membransystem wurde mit einem Rückgewinnungsgrad von 87%, einer Durchflussmenge von 25 l/m²/h und einem transmembranen Differenzdruck von etwa 5,5 bar ausgelegt. Da jedoch harte Mineralien wie Kalzium-, Magnesium- und Karbonat-Ionen im Quellwasser vorhanden sind, erhöht der Betrieb unter diesen Bedingungen die Wahrscheinlichkeit einer vorzeitigen Verkalkung. Die Membranexperten von Toray Membrane Europe AG (TMEU) stellten außerdem fest, dass ein Betrieb ohne Antiscalants zu irreversiblen Membranschäden durch Abrieb der Kristalloberfläche führen würde, was wiederum eine aufwändige Routinereinigung, einen erhöhten Arbeitsaufwand und Kosten für den Austausch der Membranen zur Folge hätte.

Schnelle Fakten – Ro Spezifikation

Modell	TMH20-430
Typ der Membrane	Niederdruck
Nominale NaCl-Abweisung*	99.3%
Betriebsdruck*	0,69 MPa
System-Array	10:5
Nein. der Elemente pro Schiff	6
Kapazität auslegen	1.100 m³/h
Design-Fluss	25 L/m²-h
Erholung	87%
Selektives Membranmaterial	Polyamid

ERHEBLICHE EINSPARUNGEN

TMEU nutzte die DS2 Software von Toray, um Prognosen zur Membranleistung zu erstellen, RPI Calc® von ROPUR für Simulationen der Antiscalant-Dosierung und bewertete andere Wasseraufbereitungsanlagen, die Produkte von Toray verwenden. Die Details dieser Auswertungen halfen dabei, die Dosierungsstruktur und die potenziellen Einsparungen durch die Verwendung einer effektiven Kombination aus Membran und Antiscalant zu ermitteln. Wie in Abbildung 2 dargestellt, ergaben sich bei der Verwendung von ROPUR RPI® Antiscalants über einen Zeitraum von 12 Monaten die folgenden Ergebnisse:

• Weniger als die Hälfte der Membranen müssen ausgetauscht werden, was auf eine längere Lebensdauer der Membranen hindeutet;
• 75% weniger Bedarf an Chemikalien, wie z.B. die Verwendung von Bioziden und CIP (Clean-in-Place)-Frequenzen;
• Viermal mehr CIPs und der Einsatz von Bioziden ohne RPI-Antiscalants;
• Stabilisierter Betriebsdruck durch hervorragende Kontrolle der Skalierung, was zu jährlichen Energieeinsparungen von 63.000 € führt; und
• Ein geschätzter Gewinn von 263.000 € an Wassereinnahmen durch weniger Ausfallzeiten und mehr produziertes Wasser (Tabelle 1).

Und schließlich erfordern die hohe Festigkeit und Reinheit von ROPUR RPI® Antiscalants eine niedrige Dosierung (2 mg/L bei Löhnen), was zu weiteren Kosteneinsparungen beiträgt.

ROPUR ANTISCALANT TECHNOLOGIE

Als PDF herunterladen: Toray RPI Fallstudie – Lohnen.pdf