The hydrothermal solution for decentralized drinking water purification

  • Die hydrothermale Lösung für die dezentrale Trinkwasseraufbereitung

Aumeier, Benedikt Maximilian; Wessling, Matthias (Thesis advisor); Wintgens, Thomas Josef (Thesis advisor)

Aachen (2020)
Buch, Doktorarbeit

In: Aachener Verfahrenstechnik series - AVT.CVT - chemical process engineering 6 (2020)
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (xi, 206 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2020

Kurzfassung

Die dezentrale Trinkwasseraufbereitung ergänzt die Wasserversorgung in Gebieten mit unzuverlässiger oder fehlender Infrastruktur. Die sich verschärfenden Folgen des Klimawandels in Form von Dürren und Überschwemmungen zwingen entlegene Haushalte, verschiedene Wasserquellen zu nutzen. Daher müssen Verfahren auf Haushaltsebene vielseitig sein, um z.B. kontaminiertes Grundwasser und trübes Oberflächenwasser aufbereiten zu können. Daraus abgeleitete Hauptschadstoffe sind Krankheitserreger, Schwebstoffe und Mikroverunreinigungen, die meist aus landwirtschaftlichen Abflüssen stammen. Darüber hinaus muss die Reinigung auf Haushaltsebene einen einfachen Betrieb, eine minimale und einfache Wartung und eine minimale Abhängigkeit von der Lieferung von Ersatzteilen, Betriebsmitteln und vor allem einer ununterbrochenen Stromversorgung gewährleisten. Das Hauptziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines Wasseraufbereitungsprozesses, der die oben genannten Anforderungen erfüllt, sowie der Nachweis seiner technischen Machbarkeit, um einen autarken Betrieb im Haushalt zu ermöglichen. Der entwickelte Prozess bestand aus zwei Schritten: Wasserreinigung und Prozessregeneration. Im ersten Schritt wurde das Wasser durch schwerkraftgetriebene Ultrafiltration und Aktivkohleadsorption aufbereitet, was dem Stand der Technik entspricht. Jedoch stellt die Prozessregeneration den entscheidenden Schritt zur Erfüllung der oben genannten Anforderungen dar. Daher wurde in diesem zweiten Schritt der Einsatz eines einfachen Schnellkochtopfes konzipiert, um eine hydrothermale Lösung zu erhalten, das heißt flüssiges Wasser unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur. Folglich wurde der erhöhte Druck zur Rückspülung der Ultrafiltrationsmembran genutzt (sog. Temperature Enhanced Backwash); und die erhöhte Temperatur wurde zur Desorption organischer Stoffe vom Adsorbens genutzt (Temperaturwechseladsorption). Mit dem finalen Prozessdesign wurde ein stabiler Betrieb über mehr als 40 Tage durch einen konstanten Durchfluss und eine konstante Produktqualität (hohe Entfernung von Trübstoffen, Mikroverunreinigungen und organischen Stoffen aus Grund- und Flusswasser) nachgewiesen. Insbesondere wurde keine Erschöpfung des Adsorbens beobachtet. Die In-situ-Regeneration verspricht somit einen langfristigen, autarken Betrieb, der im Feldversuch zu überprüfen bleibt. Dieser Prozess kann potenziell dazu beitragen, den Zugang zu verbessertem und sicherem Trinkwasser für mehr als 785 Millionen Menschen auf der Welt zu sichern, denen dieses Menschenrecht verwehrt ist.

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