Im Rahmen des Verbundvorhabens der Martin Systems GmbH mit der Hochschule Wismar soll ein erstes das in verschiedenen Anlagen und Konfigurationen verbaut werden kann. Das Produktspektrum umfasst bisher Lösungen für kommunale, industrielle und maritime Wasseraufbereitungssysteme für den Grau- und Schwarzwasserbereich. Grauwasser ist als fäkalienfreies, gering verschmutztes Abwasser nach DIN EN 12056-1 definiert; Schwarzwasser als häusliches Abwasser ohne Grauwasser mit fäkalen Feststoffen. Das Herzstück der Aufbereitungsanlage bilden kleine Membranfilterplatten, die in kompakten Einheiten als Module (Stacks) in der Anlage verbaut sind. Die verbauten Flachmembranmodule arbeiten nach dem Prinzip der Ultrafiltration. Mittels definierter Porengrößen ist das Trennen von feinsten Partikeln, Schwebeteilchen, Bakterien, Keimen, Viren und einer Flüssigkeit möglich. Die Membran hält diese Stoffe zurück ohne sie physikalisch oder chemisch zu verändern. So können gefährliche Substanzen erst gar nicht entstehen. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Wasseraufbereitung und Trinkwassergewinnung ist die Durchführung einer 100%-igen Kontrolle bei jedem Fertigungsschritt zwingend notwendig. Die Güte der Schweißnaht „Membrane – Filterplatte“ wird gegenwärtig über das Anlegen von Luftdruck und das Ziehen mittels einer Vakuumanlage geprüft. Dabei wird der zeitliche Verlauf des Druckabfalls über die Membran auf der Trägerplatte gemessen. In Anbetracht der sensibleren hygienischen Anforderungen der Lebensmittelindustrie müssen neue Kunststoffmaterialien für die Umsetzung des Projektes eruiert werden.
Fakten und Ergebnisse
Die Hochschule Wismar arbeitet im Rahmen ihres Teilprojektes auf dem Gebiet der Materialentwicklung für die MBR-Anlage, und untersucht die Auslegung und Gestaltung von Bauteilen und -gruppen hinsichtlich einer Werkstoff-, Verfahrens- und belastungsgerechten Gestaltung. Eine robuste und einfache Peripherie soll bei der zu entwickelnden Anlage die Voraussetzungen für eine hohe Verfügbarkeit, geringe Störanfälligkeit und einen geringen Wartungsaufwand schaffen.
Beitrag zu Zukunftsthema / Wandel in der Region
Der Bedarf an Umwelt- und Ressourcenschonenden Fertigungsprozessen für Güter und Produkte in allen Bereichen unseres Lebens wächst angesichts der weltweit zunehmenden Umweltschädigungen rasant. Mit Hilfe der MBR-Anlagen lassen sich im direkten Maße die Auswirkungen unserer Gesellschaft auf die Umwelt verringern. Der Einsatz von MBR-Anlagen in urbaner Umgebung ist prädestiniert, um den Energie- und Ressourcenhaushalt der Erde zu schonen. Das autark arbeitende System senkt den CO2-Ausstoß. Das Projekt ermöglicht die Standortsicherung in Brüsewitz (Firmensitz) und den weiteren Ausbau von Produktionskapazitäten.
Projektbeteiligte: MMS AG, Hochschule Wismar - IfOD
Mitarbeiter: Dipl.-Ing. Uwe Hildebrand
Projekte
> Entwicklung von Zukunftstechnologien (Werkzeug und Prozess) für die Produktion großflächiger dünnwandiger
3-D-Strukturen mit hohen Planheitsforderungen (V-630-F-099-2010/315) vom 01. 01. 2011 – 28. 02. 2013
> Entwicklung eines technischen/technologischen Realisierungskonzeptes unter Berücksichtigung
betriebswirtschaftlicher Aspekte zur Komponentensubstitution einer Membrananlage.
(Akt.-Z.: 402652-06-005-RK), An-Institut für Polymertechnologien e.V. der Hochschule Wismar vom 01.01.2015 – 31.03.2016
Das Vorhaben
Die langjährige Zusammenarbeit zwischen der Hochschule Wismar (Arbeitsgruppe: Kunststoff-/ Werkstofftechnik) und dem weltweit agierenden Unternehmen der MARTIN Systems AG, das sich auf die Wasseraufbereitung und Trinkwassergewinnung spezialisiert hat, setzt sich im kürzlich bewilligten Verbundvorhaben fort.
Die Problemstellung
Wasser ist eine knappe Ressource. Es bedeckt zwar drei Viertel der Erdoberfläche, jedoch bestehen weniger als drei Prozent der weltweit verfügbaren Wasserressourcen aus Süßwasser, und sind für den Menschen nutzbar. In dieser Form wird es sowohl als Trink- und Nutzwasser für Industrie- und Landwirtschaft genutzt. Die Bedarfsdeckung mit Wasser ist ein global herrschendes Problem, besonders in Entwicklungs– und Schwellenländern. Mehr als 1,1 Milliarden Menschen haben heutzutage keinen direkten Zugang zu sauberem Trinkwasser. Die Verschmutzung der Gewässer hat hierbei zu einem großen Teil mikrobiologische Gründe. So sterben 1,8 Millionen Menschen jährlich an wasserbedingten Krankheiten (WHO und UNICEF 2011). In der Resolution 64/292 vom 28. Juli 2010 hat die Vollversammlung der Vereinten Nationen die Bedeutung der Wasserversorgung für die Weltbevölkerung in besonderer Weise gewürdigt und den Zugang zu sauberem Wasser als Menschenrecht anerkannt.
Der Lösungsansatz
Das Herzstück der Aufbereitungsanlage bilden kleine Membranfilterplatten, die in kompakten Einheiten in Form von Modulen in der Anlage verbaut und gegebenenfalls problemlos zu Reparaturzwecken vor Ort einzeln getauscht werden können. Auf der Grundlage eines Basismoduls soll die geplante Entwicklung frei konfigurierbar und somit flexibel an die jeweiligen Anforderungen der Zielmärkte adaptierbar sein. Die zu entwickelnde Moduleinheit, welche die umgebende Gehäusestruktur mit einschließt, soll den Anforderungen für einen sicheren Betrieb im individuellen Bereich der breiten Konsumentenschicht gerecht werden. Für die notwendigen Arbeiten in der Materialentwicklung stehen der Hochschule Wismar eine umfangreiche labortechnische Ausstattung wie ein Heiz-Kühlmischer, verschieden konfigurierbare Compounder/Extruder und Spritzgießmaschinen zur Verfügung. Zahlreiche Analysegeräte, u. a. die Differential Scanning Calorimetry (DSC), die dynamisch mechanische Analyse (DMA), die thermogravimetrische Analyse (TGA), die Melt Flow Rate (Viskosimeter), ein Hochdruckkapillar Rheometer und die Mikroskopie helfen bei der Bewertung der Materialen. Die gewonnenen mechanischen, thermischen und rheologischen Parameter dienen zum Aufstellen von Materialmodellen für eine beanspruchungsgerechte Auslegung der Bauelemente in einer FE-Simulation.
Motivation für die Entwicklung der Anlage „Cube Mini FM 045“ war es, den Menschen weltweit den Zugang zu sauberem Wasser zu ermöglichen. Die Innovation der Kleinanlage ist das Anlagenkonzept: Wasser unterschiedlicher Herkunft & unterschiedlicher Quellen das verschiedenartig verschmutzt ist so aufzubereiten, dass es anschließend als trinkbares Wasser individuell genutzt werden kann. Dabei wird die Ultrafiltration als Hauptverfahren eingesetzt. Eine Modulfiltereinheit aus mehreren Filterplatten bildet die Basis für die neue Gerätegeneration. Zielmärkte für die neuartige, mobile und Energie - autark arbeitende Wasseraufbereitungsanlage sind vorrangig Europa, Asien, Nord- und Südamerika.