Ablagerungsbildung und ihre Minderung in der Membrandestillation zur Konzentrierung von MeerwasserFouling and its Mitigation in Membrane Distillation for Seawater Brine Concentration

Membrandestillation ist ein vielversprechendes Verfahren zur Konzentrierung salzhaltiger Wässer. Kristallisationsfouling und dessen Verminderung mit Additiven wurden in einer Laboranlage bei der Meerwasserkonzentrierung untersucht. Zur Ermittlung der Foulingneigung in einem großen Modul kamen ein Prozessmodell und geochemische Software zum Einsatz.

Zusammenfassung

Die Membrandestillation gilt als vielversprechendes Verfahren für die Konzentrierung hochsalzhaltiger Wässer, wie die Sole aus Meerwasserentsalzungsanlagen oder salzhaltige Industrieabwässer im Rahmen der Zero Liquid Discharge-Strategie. Ein großes Problem ist die Ablagerungsbildung (Fouling) auf den Membranen. In dieser Studie wurde ein Prozessmodell mit einer geochemischen Software gekoppelt, um die lokalen Temperaturen, Konzentrationen und Sättigungsindizes verschiedener Salze in einem großen Membranmodul während der Konzentrierung von Meerwassersole zu untersuchen. Die Ergebnisse aus einer Laboranlage zeigen, dass erst die dem Calciumcarbonat nachfolgende Bildung von Calciumsulfat zu einem signifikanten Abfall der Permeatstromdichte führt. Durch Additive kann die Ablagerungsbildung zu hohen Konzentrationsfaktoren verschoben werden.

Membrane distillation is considered a promising process for concentrating highly saline waters, particularly brine from seawater desalination plants or saline wastewater from industrial processes as part of the Zero Liquid Discharge strategy. A major challenge is crystallization fouling on the membrane surface. In this study, a process model was coupled with geochemical software to investigate local temperatures and concentrations as well as the local saturation indices of various salts in a large-scale membrane module during seawater brine concentration. Results from a laboratory-scale membrane distillation system show that the formation of calcium sulfate, following the deposition of calcium carbonate, leads to a significant decline in permeate flux. The use of antiscalants shifts crystallization fouling to higher concentration factors.

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