Der Membranbioreaktor bietet eine bessere Leistung als der herkömmliche Belebtschlammprozess in Techno

25. April 2022

von Higher Education Press

Um Umweltziele besser zu erreichen, werden immer mehr Abwasseraufbereitungsanlagen (WWTPs) aufgrund des geringen Platzbedarfs und der hohen Abwasserqualität von MBR vom herkömmlichen Belebtschlammverfahren (CAS) auf das Membranbioreaktorverfahren (MBR) umgerüstet. Allerdings war die Umrüstung von CAS auf MBR aufgrund des hohen Energieverbrauchs und der Membranverschmutzung bei MBR-Anwendungen umstritten. Es ist wichtig, diese Frage zu klären, indem man die Technoökonomie von CAS mit der von MBR vergleicht.

Einerseits macht der Energieverbrauch den größten Anteil der Betriebskosten aus und ist ein wesentlicher Faktor, der die nachhaltige Entwicklung von Abwasserbehandlungsprozessen behindert. MBR hat normalerweise einen höheren Energieverbrauch als CAS. Andererseits sind hohe Kosten oft mit hohen Renditen verbunden. MBR erzielt durch eine höhere Abwasserqualität einen größeren Umweltnutzen als CAS. Daher erfordert eine begründete technisch-ökonomische Bewertung von MBR vs. CAS eine umfassende Berücksichtigung sowohl der wirtschaftlichen Kosten als auch der Umweltvorteile. In der zuvor berichteten technisch-ökonomischen Bewertung von Kläranlagen fehlte jedoch größtenteils ein systematischer Vergleich zwischen den CAS- und MBR-Prozessen, insbesondere ein strenger paarweiser Vergleich zwischen ihnen in derselben Kläranlage.

Nun untersuchte eine Forschungsgruppe der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften die technisch-ökonomischen Eigenschaften von 20 vollwertigen Kläranlagen, die von CAS auf MBR umgerüstet wurden, mithilfe einer Kosten-Nutzen-Analyse und einer Datenumhüllungsanalyse. Die Ergebnisse wurden in Frontiers of Environmental Science & Engineering veröffentlicht.

Sie stellten fest, dass sich nach der Umrüstung von CAS auf MBR die Abwasserqualität erheblich verbesserte, begleitet von einem Anstieg des Energieverbrauchs von 0,40 auf 0,57 kWh/m3, während die Änderung der Betriebskosten nicht so signifikant war. Der durchschnittliche Grenznutzen für die Umwelt stieg nach der Sanierung deutlich an, was zu einem Anstieg des durchschnittlichen Nettogewinns führte, was auf die technisch-ökonomische Machbarkeit der Sanierung hinweist. Nach der Sanierung stieg die relative Kosteneffizienz von 0,70 auf 0,73 (das theoretische Maximum liegt bei 1), während sich die relative Energieeffizienz nicht wesentlich änderte. Mittlerweile ist die Technoökonomie eng mit der verabschiedeten Abwassernorm verbunden. MBR ist angesichts strengerer Abwasserstandards rentabler als CAS.

Daher schneidet MBR, genau wie die Forscher angenommen haben, bei strengen Abwasserstandards und schadstoffempfindlichen Zielorten besser ab als CAS, und es gibt noch viel Spielraum für eine weitere Reduzierung des Energieverbrauchs von MBR.

Mehr Informationen: Tingwei Gao et al., Technoökonomische Eigenschaften von Abwasseraufbereitungsanlagen, die vom herkömmlichen Belebtschlammverfahren auf das Membranbioreaktorverfahren umgerüstet wurden, Frontiers of Environmental Science & Engineering (2021). DOI: 10.1007/s11783-021-1483-6