Membranfiltration

Membranverfahren spielen bei der Schließung innerbetrieblicher Wasserkreisläufe, der Wiederverwendung von kommunalen Abwässern wie auch bei der Meerwasserentsalzung und industriellen Prozessen eine zentrale Rolle. Im Vordergrund der Forschung der Arbeitsgruppe Membranfiltration am Lehrstuhl liegen die Unterdrückung von Biofouling durch die Integration von UV-LEDs in Membranmodule, der Kombination von Pulveraktivkohle und Ozon mit keramischen Ultrafiltrationsmembranen sowie der Rückhalt von mikrobiellen und chemischen Kontaminanten bei Hochdruckmembranen.

Die Kopplung von Pulveraktivkohle mit Ultrafiltrationsmembranen resultiert in hohen Wirksamkeiten für den Rückhalt von mikrobiellen Kontaminanten aber auch organischen Spurenstoffen im Kläranlagenablauf. Dabei gilt es die Mechanismen des Rückhaltes von Antibiotikaresistenzträgern näher aufzuklären, um eine hohe Ablaufqualität zu gewährleisten. Weiterhin muss die Bildung von Deckschichten so optimiert werden, dass sich betriebliche Vorteile ergeben. Diese Wasserqualitäten liessen eine Wiederverwendung für urbane und landwirtschaftliche Bewässerungen sowie die künstliche Grundwasseranreicherung zu.

Unerwünschtes Wachstum von Biofilmen auf den Membranoberflächen oder Spacern, welches zu operativen Problemen führt, auch bekannt als Biofouling, ist ein schwerwiegendes Problem in vielen Nanofiltration (NF) und Umkehrosmose (UO) Anlagen. Biofouling in UO Anwendungen kann zu einem erhöhten Druckverlust im Zulaufkanal sowie einer verringerten Membranpermeabilität und einem beeinträchtigten Salzrückhalt führen. Chemikalien und Biozid, welches zur Reinigung gefoulter Membranen verwendet wird, ist umweltschädlich und kann die Lebenszeit der Membran beeinflussen. Um die negativen Effekte von Biofouling zu minimieren, untersuchen wir die Anwendung von UVC-LEDs vor der UO als eine hybride Prozesskombination. Dabei konnte gezeigt werden, dass die UV induzierten Effekte auf die Mikroorganismen das Biofouling verzögern. Zudem weisen die gebildeten Biofilme eine höhere Permeabilität auf. Im Vergleich zu konventionellen Nieder- und Mitteldruck UV-Lampen ermöglichen UVC-LEDs neue Reaktordesigns sowie eine potenzielle in-situ Integration in die Druckrohre von Membransystemen für eine einfache Nachrüstung.

Aktuelle Publikationen

  • Schwaller, Christoph; Hoffmann, Grit; Hiller, Christian X.; Helmreich, Brigitte; Drewes, Jörg E.: Inline dosing of powdered activated carbon and coagulant prior to ultrafiltration at pilot-scale – Effects on trace organic chemical removal and operational stability. Chemical Engineering Journal 414, 2021, 128801 mehr…
  • Magalhães, Natalie C.; Silva, Ana F.R.; Cunha, Paulo V.M.; Drewes, Jörg E.; Amaral, Míriam C.S.: Role of nanofiltration or reverse osmosis integrated to ultrafiltration-anaerobic membrane bioreactor treating vinasse for the conservation of water and nutrients in the ethanol industry. Journal of Water Process Engineering 36, 2020, 101338 mehr…
  • Horstmeyer, Nils; Thies, Cornelius; Lippert, Thomas; Drewes, Jörg E.: A hydraulically optimized fluidized bed UF membrane reactor (FB-UF-MR) for direct treatment of raw municipal wastewater to enable water reclamation with integrated energy recovery. Separation and Purification Technology 235, 2020, 116165 mehr…
  • Sperle, Philipp; Wurzbacher, Christian; Drewes, Jörg E.; Skibinski, Bertram: Reducing the Impacts of Biofouling in RO Membrane Systems through In Situ Low Fluence Irradiation Employing UVC-LEDs. Membranes 10 (12), 2020, 415 mehr…
  • Hiller, C.X.; Hübner, U.; Fajnorova, S.; Schwartz, T.; Drewes, J.E.: Antibiotic microbial resistance (AMR) removal efficiencies by conventional and advanced wastewater treatment processes: A review. Science of The Total Environment 685, 2019, 596-608 mehr…
  • Horstmeyer, Nils; Lippert, Thomas; Schön, David; Schlederer, Felizitas; Picioreanu, Cristian; Achterhold, Klaus; Pfeiffer, Franz; Drewes, Jörg E.: CT scanning of membrane feed spacers – Impact of spacer model accuracy on hydrodynamic and solute transport modeling in membrane feed channels. Journal of Membrane Science 564, 2018, 133-145 mehr…
  • Horstmeyer, Nils; Weißbach, Max; Koch, Konrad; Drewes, Jörg E.: A novel concept to integrate energy recovery into potable water reuse treatment schemes. Journal of Water Reuse and Desalination, 2017, jwrd2017051 mehr…
  • Trinh, Trang; Akker, Ben van den; Coleman, Heather M.; Stuetz, Richard M.; Drewes, Jörg E.; Le-Clech, Pierre; Khan, Stuart J.: Seasonal variations in fate and removal of trace organic chemical contaminants while operating a full-scale membrane bioreactor. Science of The Total Environment 550, 2016, 176 - 183 mehr…
  • Branch, A., Trinh, T., Carvajal, G., Leslie, G., Coleman, H.M., Stuetz, R.M., Drewes, J.E., Khan, S.J., Le-Clech, P.: Hazardous events in membrane bioreactors – Part 3: Impacts on microorganism log removal efficiencies. Journal of Membrane Science 497, 2016, 514-523 mehr…
  • Chaudhry, R.M., Nelson, K.L., Drewes, J.E.: Mechanisms of Pathogenic Virus Removal in a Full-Scale Membrane Bioreactor. Environmental Science & Technology 49 (5), 2015, 2815-2822 mehr…