Membrane contactors are a promising alternative for nitrogen removal and recovery from process water compared
to other physicochemical and biological sidestream treatment processes. Münster wastewater treatment plant (WWTP) is the first municipal WWTP in Germany operating a full-scale membrane contactor
system to improve the nitrogen elimination and recovery efficiency. Factors influencing the operation and membrane performance are investigated in an accompanying research project. Additional operational aspects of the applied membrane modules are investigated in detail using a bench-scale membrane contactor. First results of the full-scale application demonstrate a high nitrogen removal efficiency of >95%.
Prozesswasser aus der Faulschlammentwässerung von kommunalen Kläranlagen stellt eine zusätzliche stoffliche Belastung der Anlage in Form von Stickstoff dar. Die Hauptkläranlage Münster betreibt zur Stickstoffentfernung und -rückgewinnung aus Prozesswasser eine innovative Membrankontaktorenanlage im großtechnischen Maßstab. Im Rahmen dieser Studie werden Auswirkungen auf die Leistung und den Betrieb der Membran sowie die Verwertung des produzierten Düngers untersucht. Erste Ergebnisse zeigen Stickstoffentfernungsleistungen von ca. 85 % und eine regionale Verwertbarkeit des produzierten Düngers.
The development of compact treatment devices with high removal efficiencies and low space requirements is a key objective of urban stormwater
treatment. Thus, many devices utilize a combination of sedimentation and upward flow filtration in a single system. This study, for the
first time, evaluates the flow field inside a combined filter-lamella separator via computational fluid dynamics. Herein, three objectives
are investigated: (i) the flow field for different structural configurations, (ii) the distribution of particulate matter along the filter bed and
(iii) the dynamic clogging in discrete filter zones, which is addressed by a clogging model derived from literature data. The results indicate
that a direct combination of a filtration stage with a lamella separator promotes a uniform flow distribution. The distribution of particulate
matter along the filter bed varies with configuration and particle size. Clogging, induced by particles in the spectrum ,63 μm, creates
gradients of hydraulic conductivity along the filter bed. After treating about half of Germany’s annual runoff-efficient precipitation at a rainfall
intensity of 5 L/(s·ha), the filtration rates increase in the front of the filter bed by þ10%. Thus, long-term operating behavior is sensitive to
efficient filter utilization in compact treatment devices.
Die Rückführung von Prozesswasser aus der Faulschlammentwässerung kommunaler Kläranlagen führt insbesondere durch dessen hohe Ammoniumkonzentration zu einer stofflichen Rückbelastung der Abwasserbehandlung. Zur separaten Prozesswasserbehandlung wurde auf der Hauptkläranlage Münster eine großtechnische Membrankontaktorenanlage mit Vorbehandlung installiert. Es wurden Stickstoffentfernungsleistungen von durchschnittlich ca. 74 % erreicht. Betriebserfahrungen zeigen, dass neben pH-Wert, Temperatur und Volumenstrom insbesondere die Feststoffabscheidung durch die Vorbehandlung des Prozesswassers einen maßgeblichen Einfluss auf den stabilen Betrieb der Membrankontaktorenanlage hat. Mit den Membrankontaktoren konnte aus dem Prozesswasser Stickstoff als Ammoniumsulfatlösung mit einem mittleren Stickstoffanteil von ca. 2,7 % N zurückgewonnen werden.
