Membrantechnologie

Brackwasserentsalzung - Abtrennung schwerlöslicher Salze durch Kristallisation bei Vermeidung von Inkrustation

Das entwickelte Verfahren ermöglicht eine nahezu wasserfreie Entsorgung des Prozesskonzentrats von Brackwasserentsalzungsanlagen. Die aufgebaute Pilotanlage aus kombiniertem Membran- und Verdunstungsverfahren dient dazu, die auftretenden anorganischen Präzipitate zu charakterisieren. Die vorherige Fällung von Gips und Brucit mit Natronlauge erweist sich als geeignet für die Vermeidung derartiger Präzipitate in den Membraneinheiten.

 

Zusammenfassung

Im Inland arider Gebiete basiert die Wasserversorgung meist auf Grundwasserressourcen, die häufig aus Brackwasser bestehen und somit salzhaltig sind. Ein Hauptproblem bei der Entsalzung dieses Wassers ist die kostenintensive Entsorgung des Restkonzentrats ohne schädliche Umwelteinflüsse.

Daher wurde in diesem Vorhaben ein Verfahren erarbeitet, das eine nahezu wasserfreie Entsorgung des Prozesskonzentrats von Brackwasserentsalzungsanlagen mit geringem Energieaufwand ermöglicht. 

Dazu wurde eine Pilotanlage mit kombiniertem Membranverfahren zur Wasserentsalzung und einem Verdunstungsverfahren zur Volumenreduzierung des Konzentrates aufgebaut. Darüber hinaus wurden die Konzentrate der einzelnen Prozessschritte in Hinblick auf die Löslichkeit von Mineralien untersucht und die Mineralsättigung berechnet.

Auftretende anorganische Präzipitate in den Membraneinheiten der Pilotanlage wurden charakterisiert und die Ursachen sowie Möglichkeiten der Vermeidung solcher Ausfälle erarbeitet.

Ergebnisse:

  • Gips und Brucit bilden die Hauptausfällungsprodukte auf den Membranen der Elektrodialyse (ED)-Einheit, an deren Oberfläche Kieselsäure adsorbiert wird.
  • Das ED Konzentrat überschreitet bei pH 2 nicht die Sättigung von Gips und Brucit. Die Verblockung der Membranen durch Gips und Brucitscaling ist die Folge einer Störung im verfahrenstechnischen Ablauf. Der dadurch nötige Austausch der Membranen verursacht erhebliche Kosten. Ein Verblocken der Membranen ist daher unbedingt zu vermeiden.
  • Die Mg²⁺ und Ca²⁺-Konzentrationen im Salzkonzentrat sollten vor dem Einleiten in die ED Einheit so weit reduziert werden, dass ein Überschreiten der Löslichkeitsprodukte von Gips und Brucit nicht möglich ist. In Labortests wurde dazu erfolgreich die gezielte Fällung von Gips und Brucit mit Natronlauge durchgeführt. Zudem wurden Parameter wie Elektrolytkonzentration und Fließgeschwindigkeit untersucht, um eine Datengrundlage für die Kooperationspartner zu erarbeiten.
  • Anhand von Evaporationsversuchen wurde eine Datengrundlage erarbeitet, die Informationen über die Verdunstungsrate, Veränderungen des pH-Wertes, Dichteänderungen und die Veränderungen der Elektrolytkonzentration während der Verdunstung von ED Konzentraten enthält.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Near zero liquid discharge (ZLD)-Strategie zur Aufbereitung von Brackwässern mittels kombinierter Verfahren (RO-ED-WAIV). TP: Abtrennung schwerlöslicher Salze mittels Kristallisation, Vermeiden der Inkrustation der Membranen (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

Projektnummer: 02WT0775

Projektzeitraum: 2006 - 2009

Projektort: Deutschland (Baden-Württemberg), Israel

Projektansprechpartner:

Herr Dr. Weidler

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Quelle: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)