Im Rahmen von Pilotuntersuchungen mittels Hohlfaser-Nanofiltrationsmembranen wurde der PFAS-Rückhalt in Abhängigkeit von der jeweiligen Wassermatrix und den Betriebsbedingungen ermittelt.
Zur Einhaltung der in der neuen Trinkwasserverordnung (TrinkwV 2023) aufgeführten Grenzwerte für die Gruppen von PFAS, Summe PFAS-20 und PFAS-4, stellt die Membranfiltration über Hohlfaser-Nanofiltrationsmembranen (NF) ein mögliches Verfahren zur PFAS-Entfernung dar. Bestehende Verfahren wie die Aktivkohlefiltration, Umkehrosmose oder Ionenaustausch können zur PFAS-Entfernung eingesetzt werden, weisen jedoch Einschränkungen auf, etwa geringe Rückhalte kurzkettiger PFAS, erforderliche Nachbehandlung, hoher Energiebedarf oder fehlende Zulassungen zur Anwendung in der Trinkwasseraufbereitung. Die Hohlfasernanofiltration als modifizierte Ultrafiltration mit Nanofiltrationseigenschaften ermöglicht einen höheren Rückhalt für zweiwertige Ionen und höhermolekulare organische Substanzen und entfernt partikuläre Wasserinhaltsstoffe. Infolge der geringeren Aufkonzentrierung kann gegebenenfalls auf die Zugabe von Antiscalants verzichtet und die Problematik der Konzentratentsorgung entschärft werden.
Im Rahmen des vom DVGW geförderten F&E-Vorhabens W202304 „KapillO-PFAS“ (Laufzeit Juli 2023 bis September 2025) wurden die verfahrenstechnischen Möglichkeiten und Grenzen unter wasserwerksspezifischen Bedingungen untersucht. Eine Pilotanlage mit einem kommerziellen NF-Modul wurde an insgesamt vier Wasserwerksstandorten mit unterschiedlicher Wasserbeschaffenheit für einen Zeitraum von rund drei Monaten betrieben und die erreichbaren Betriebsbedingungen sowie PFAS-Rückhalte ermittelt. Ergänzend wurden Laborversuche durchgeführt, wobei neben den Hohlfasermembranen auch zwei herkömmliche Flachmembranen, wie sie in Spiralwickelelementen eingesetzt werden, hinsichtlich ihres Salz- und PFAS-Rückhalts untersucht wurden.
Das Ziel der Verminderung der Summenkonzentrationen PFAS-20 und PFAS-4, für welche zukünftig Trinkwassergrenzwerte gelten, wurde in jedem Versuchslauf und den getesteten Einstellungen erfüllt.
Es wurde ein stabiler Anlagenbetrieb mit großtechnisch üblichen Operationseinstellungen ohne Abnahme der Permeabilität verzeichnet und es wurde während der gesamten Versuchsdauer kein Antiscalant dosiert. Für die im Projekt untersuchten Wasserbeschaffenheiten zeigte sich der Einsatz der Hohlfasernanofiltrationsmembran als geeignetes Verfahren zur PFAS-Entfernung. Zukünftige Studien werden benötigt, um die Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und langfristige Umsetzbarkeit der Technologie zu bewerten sowie neue Möglichkeiten beim Konzentratmanagement zu etablieren.
