Membranfiltration

Membranverfahren spielen bei der Schließung innerbetrieblicher Wasserkreisläufe, der Wiederverwendung von kommunalen Abwässern wie auch bei der Meerwasserentsalzung eine zentrale Rolle. Im Vordergrund der Forschung der Arbeitsgruppe Membranfiltration am Lehrstuhl liegen momentan die Unterdrückung von Biofouling durch die Integration von UV-LEDs in Membranmodule, der Kombination von Pulveraktivkohle und Ozon mit keramischen Ultrafiltrationsmembranen sowie der Rückhalt von mikrobiellen und chemischen Kontaminanten bei Hochdruckmembranen.

In dem BMBF-Projekt PULB widmen wir uns seit Ende 2018 der Frage, in wie weit ungewolltes Biofouling auf der Membran, welches die energetische Effizienz des Membranverfahrens beeinträchtigt, vermindert werden kann. Durch den Einsatz von UV-C-LEDs entwickeln wir UV-Membran Hybridverfahren, in welchen durch eine gezielte UV-Vorbehandlung die Ausbildung von Biofouling verzögert und gleichzeitig durch UV-induzierte Effekte in Mikroorganismen, die Eigenschaften des gebildeten Biofilms positiv hinsichtlich seiner Permeabilität und Abreinigbarkeit zu beeinflussen.

Die Kopplung von Pulveraktivkohle mit Ultrafiltrationsmembranen resultiert in hohen Wirksamkeiten für den Rückhalt von mikrobiellen Kontaminanten aber auch organischen Spurenstoffen. Dabei gilt es die Mechanismen des Rückhaltes von Antibiotikaresistenzträgern näher aufzuklären, um eine hohe Ablaufqualität zu gewährleisten. Weiterhin muss die Bildung von Deckschichten so optimiert werden, dass sich betriebliche Vorteile ergeben. Diese Wasserqualitäten ließen eine Wiederverwendung für urbane und landwirtschaftliche Bewässerungen sowie die künstliche Grundwasseranreicherung zu.

Im Rahmen eines neuen von der DFG geförderten Vorhabens in Zusammenarbeit mit der Universität Duisburg-Essen untersuchen wir die Minimierung des Membranfoulings durch modifizierte Membran- und Spacerkonfigurationen.

Aktuelle Publikationen

  • Sperle, P.; Khan, M.S.; Skibinski, B.; Wurzbacher, C.; Drewes, J.E.: Optimizing UVC-disinfection using LEDs as an energy efficient pre-treatment for biofouling control in spiral-wound membrane systems. Desalination 557, 2023, 116589 mehr…
  • Schwaller, Christoph; Hoffmann, Grit; Hiller, Christian X.; Helmreich, Brigitte; Drewes, Jörg E.: Inline dosing of powdered activated carbon and coagulant prior to ultrafiltration at pilot-scale – Effects on trace organic chemical removal and operational stability. Chemical Engineering Journal 414, 2021, 128801 mehr…
  • Magalhães, Natalie C.; Silva, Ana F.R.; Cunha, Paulo V.M.; Drewes, Jörg E.; Amaral, Míriam C.S.: Role of nanofiltration or reverse osmosis integrated to ultrafiltration-anaerobic membrane bioreactor treating vinasse for the conservation of water and nutrients in the ethanol industry. Journal of Water Process Engineering 36, 2020, 101338 mehr…
  • Horstmeyer, Nils; Thies, Cornelius; Lippert, Thomas; Drewes, Jörg E.: A hydraulically optimized fluidized bed UF membrane reactor (FB-UF-MR) for direct treatment of raw municipal wastewater to enable water reclamation with integrated energy recovery. Separation and Purification Technology 235, 2020, 116165 mehr…
  • Sperle, Philipp; Wurzbacher, Christian; Drewes, Jörg E.; Skibinski, Bertram: Reducing the Impacts of Biofouling in RO Membrane Systems through In Situ Low Fluence Irradiation Employing UVC-LEDs. Membranes 10 (12), 2020, 415 mehr…
  • Hiller, C.X.; Hübner, U.; Fajnorova, S.; Schwartz, T.; Drewes, J.E.: Antibiotic microbial resistance (AMR) removal efficiencies by conventional and advanced wastewater treatment processes: A review. Science of The Total Environment 685, 2019, 596-608 mehr…
  • Horstmeyer, Nils; Lippert, Thomas; Schön, David; Schlederer, Felizitas; Picioreanu, Cristian; Achterhold, Klaus; Pfeiffer, Franz; Drewes, Jörg E.: CT scanning of membrane feed spacers – Impact of spacer model accuracy on hydrodynamic and solute transport modeling in membrane feed channels. Journal of Membrane Science 564, 2018, 133-145 mehr…
  • Horstmeyer, Nils; Weißbach, Max; Koch, Konrad; Drewes, Jörg E.: A novel concept to integrate energy recovery into potable water reuse treatment schemes. Journal of Water Reuse and Desalination, 2017, jwrd2017051 mehr…
  • Trinh, Trang; Akker, Ben van den; Coleman, Heather M.; Stuetz, Richard M.; Drewes, Jörg E.; Le-Clech, Pierre; Khan, Stuart J.: Seasonal variations in fate and removal of trace organic chemical contaminants while operating a full-scale membrane bioreactor. Science of The Total Environment 550, 2016, 176 - 183 mehr…
  • Branch, A., Trinh, T., Carvajal, G., Leslie, G., Coleman, H.M., Stuetz, R.M., Drewes, J.E., Khan, S.J., Le-Clech, P.: Hazardous events in membrane bioreactors – Part 3: Impacts on microorganism log removal efficiencies. Journal of Membrane Science 497, 2016, 514-523 mehr…
  • Chaudhry, R.M., Nelson, K.L., Drewes, J.E.: Mechanisms of Pathogenic Virus Removal in a Full-Scale Membrane Bioreactor. Environmental Science & Technology 49 (5), 2015, 2815-2822 mehr…