Dialyse-Verfahren reinigt industrielle Abwässer

Dialyse-Verfahren: Methode für Abwässer entlastet Kläranlagen deutlich (Foto: rice.edu)

Houston/Guangzhou (pte001/15.01.2025/06:00) - Forscher der Rice University ( https://www.rice.edu/ ) und der Guangdong University of Techology ( https://english.gdut.edu.cn/ ) wollen die Abwasseraufbereitung nach dem Vorbild der Dialyse revolutionieren. So wie bei diesen Giftstoffe entfernt werden, trennt die neuartige industrielle Abwasserreinigung darin befindliche Salze von den organischen Bestandteilen, also denen, die Kohlenstoff enthalten. Die Fraktion mit den organischen Verunreinigungen kann anschließend in normalen Kläranlagen weiterbehandelt werden. Die Salze werden wiederverwendet.

Hoher Energie- und Wasserverbrauch

Zahlreiche Branchen erzeugen organische Abwässer mit hohem Salzgehalt, etwa die petrochemische, pharmazeutische und Textilindustrie. Aufgrund des hohen Salzgehalts stellen diese Abwässer eine große Herausforderung für bestehende Aufbereitungsverfahren dar. Das Salz mindert die Effektivität der biologischen Aufbereitungs- und der Oxidationstechniken.

Thermische Verfahren sind zwar technisch machbar, aber energieintensiv und anfällig für Korrosion, Verstopfung und betriebliche Ineffizienzen, die die Kosten in die Höhe treiben und die Wartung erschweren. Bei druckbetriebenen Membranverfahren wie der Ultrafiltration kommt es schnell zu starker Membranverschmutzung, sodass das Abwasser stark verdünnt werden muss, was den Wasserverbrauch und die Komplexität des Betriebs und damit die Kosten erhöht.

Salzmoleküle wandern ins Frischwasser

"Unsere Dialyse-Methode beseitigt viele dieser Schwachstellen und reduziert den Wasserverbrauch und die Betriebskosten", so Yuanmiaoliang "Selina" Chen von der Rice University. Das Abwasser werde durch eine Kammer gepumpt, die durch eine halbdurchlässige Membran von einer zweiten abgetrennt sei, durch die Frischwasser in Gegenrichtung fließt. Durch Diffusion wandern die Salzmoleküle in das Frischwasser, während die übrigen Verschmutzungen im normalen Abwasserstrom verbleiben, heißt es.

"Wir haben festgestellt, dass einer der größten Vorteile der Dialyse für die Abwasserbehandlung das Potenzial zur Rückgewinnung von Ressourcen ist", so Menachem Elimelech, Professor für Umwelt, Chemie- und Bioengineering, der Chens Doktorarbeit betreut hat. "Über die einfache Abwasserbehandlung hinaus können wir wertvolle Salze und Chemikalien zurückgewinnen und so zu einer stärker kreislauforientierten Wirtschaft beitragen."

Durch den vollständigen Verzicht auf hydraulischen Druck wird laut Zhangxin Wang von der Guangdong University of Techology das Risiko von Ablagerungen minimiert. Das sei eine der größten Hürden bei der membranbasierten Abwasserbehandlung. Der Mitentwickler des Verfahrens ergänzt: "Das ermöglicht eine stabilere und gleichmäßigere Leistung über längere Betriebszyklen hinweg."

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