Kompakte Entsäuerung mittels Calciumkarbonat in Kombination mit Ultrafiltration

Graphische Darstellung des Verfahrensprinzips

Ziel des Projektes war die Erprobung eines innovativen Verfahrens zur Entsäuerung weicher Quellwässer in Kombination mit der Ultrafiltration zur Partikelentfernung unter Realbedingungen. Die Ergebnisse zeigten, dass das Verfahren eine Alternative zur konventionellen Entsäuerung über Festbettfilter mit nachgeschalteter UF darstellt.

Weiche Quellwässer müssen vor der Verteilung als Trinkwasser entsäuert werden, um eine hinsichtlich korrosionschemischer Parameter günstige Wasserbeschaffenheit zu erzielen. In der Praxis werden mit Calciumkarbonat befüllte Festbettfilter eingesetzt.

Vom TZW wurde ein innovatives Verfahrenskonzept entwickelt, das die Entsäuerung des Quellwassers mit der erforderlichen Partikelentfernung über Ultrafiltration (UF) kombiniert. Die Aufbereitung sieht eine zweistufige UF-Anlage vor. Pulverförmiges Calciumkarbonat wird in den Zulauf der ersten UF-Stufe dosiert. Das aus der Spülung dieser UF-Stufe anfallende schlammhaltige Wasser wird in einem Schlammwasserbehälter gesammelt und über eine zweite UF-Stufe behandelt, deren Filtrat in die Rohwasservorlage zurückgeführt wird. Die Verweilzeit in dem Schlammwasserbehälter ist so bemessen, dass sich das überschüssig dosierte Calciumkarbonat weitgehend auflösen kann.

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden die erforderlichen Randbedingungen für die Dosierung des pulverförmigen Kalksteins in den Zulauf der UF-Anlage ermittelt, um den Ziel-pH-Wert (>7,7) und die gewünschte Konzentrationserhöhung an Calcium und Hydrogenkarbonat zu erreichen. Mit einer Suspension (20-40 g/L CaCO3), die in den Zulauf der UF-Anlage dosiert wird und dem Betrieb der UF mit geringer Flächenbelastung (34 L/m²/h) konnte die gewünschte Filtratbeschaffenheit knapp erreicht werden. Um zu hohe Calciumkonzentrationen im resultierenden Filtrat zu vermeiden, muss das Verfahrenskonzept um eine mechanische Entsäuerung auf der Filtratseite erweitert werden. Ein kritischer Anstieg des Transmembrandruckes wurde während des Betriebs der UF-Anlagen nicht beobachtet.

Veröffentlichungen

Lipp, P.: Kompakte Entsäuerung mittels CaCO3 in Kombination mit Ultrafiltration“. Veröffentlichungen aus dem Technologiezentrum Wasser 95, ISSN 1434-5765, 81-95 (2020).

Morales, Y.G.; Lipp, P.: Deacidification through calcium carbonate dosing in combination with ultrafiltration. Journal of AQUA - Water Infrastructure, Ecosystems and Society. Publication in process, under review.

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