Projekt
Textiles Bogensieb - Filtersystem zur Feststoffabscheidung aus Abwasserströmen mit wartungsarmen Reinigungskonzept auf Basis strukturierter Poltextilien mit definiertem Abscheideverhalten
Filter zur Feststoffabscheidung werden seit langem erfolgreich in der Umwelt- und Abwassertechnik eingesetzt. Steigende Anforderungen an Planung, Betrieb und Instandhaltung abwassertechnischer Anlagen führen jedoch zu einem stetigen Bedarf an neuen robusten und effizienten Materialien.
Die aktuell eingesetzten Reinigungseinheiten, wie Bogensiebe aus geschweißtem Edelstahl, sind aufgrund der individuellen Anforderungen häufig Einzelanfertigungen mit hohen Anschaffungs- und Wartungskosten.
Ziel dieses Projektes war eine kontinuierliche Feststoffabscheidung für Abwasserströme mit wartungsarmem Reinigungskonzept auf Basis strukturierter Poltextilien mit definiertem Abscheideverhalten.
Zu Beginn wurden die Anforderungen an den Filter hinsichtlich der mechanischen Belastbarkeit und der Filtereigenschaften festgelegt. Hieraus wurden die einzusetzenden Materialien des Textilfilters und erste Ansätze für die Konstruktion des Textilfilters mit Polstruktur abgeleitet.
Zur Erzeugung der Polstruktur wurde die Tuftingtechnologie eingesetzt, da sie gegenüber anderen textilen Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Strukturen sehr variabel und wirtschaftlich ist. Für die Verfestigung der Polstruktur wurde das Thermobonding (mittels Kalander) gewählt. Dieses Verfahren gewährleistet die zum Erhalt der Filtereigenschaften notwendige Durchlässigkeit des Trägermaterials. Die hergestellten Textilfilter mit Polstruktur wurden anschließend auf einem adaptierten Versuchsstand hinsichtlich der im Projekt definierten Anforderungen geprüft, bewertet und systematisch weiterentwickelt.
Im Projektverlauf wurde offensichtlich, dass die textilen Filterkonstruktionen nicht die definierten Anforderungen eines kontinuierlich bewegten Filtertextils erreichen und die hohen mechanischen Belastungen den zu vermeidenden Faseraustrag begünstigen. Daraufhin wurden textile Filterkonstruktionen für einen statischen Filterprozess forciert und ein besonderer Fokus auf die Noppenverfestigung durch Thermobonding (mittels Kalander) gelegt.
Die Zielgruppen für dieses Projekt sind Anwender (Kommunen, Wasserverbände), Filterhersteller und Anlagenbauer sowie Unternehmen der textilen Wertschöpfungskette (Garn- und textile Flächenhersteller).
Ergebnisse:
Für den Einsatz des textilen Bogensiebes wurde im Rahmen des Projektes als Anwendungsfall die Nachklärung einer Kläranlage festgelegt. Die hieraus abgeleiteten Anforderungen an die Filtrationseigenschaften der textilen Filterkonstruktionen, wie der Trockenrückstand, wurden bei der durchgeführten Entwicklung nicht erreicht. Eine mögliche Ursache dafür ist die Beschränkung des Titers der eingesetzten Chemiefasergarne auf einen Einzelfilamenttiter von > 24 dtex. Der Grund für diese Beschränkung war die Minimierung eines möglichen Mikroplastikeintrags in die aquatische Umwelt durch abgebrochene Einzelfilamente. Trotz dieser Vorgabe war der Faseraustrag in Abhängigkeit der Tuftingkonstruktion hoch. Er wurde jedoch durch die Weiterentwicklung der eingesetzten thermischen Polnoppeneinbindung signifikant reduziert. Ein Lösungsansatz zur Minimierung einer möglichen Umweltbelastung durch Fasern wäre der Einsatz biologisch abbaubarer Polymere. Bei derartigen Polymeren ist ein Abbrechen der Fasern aufgrund der besseren Umweltverträglichkeit weniger kritisch, so dass auch der Einsatz von Mikrofasern möglich wäre. Zusätzlich besteht der Bedarf die mechanischen und hydraulischen Belastungen im Labormaßstab nachzustellen, um die Entwicklung der Polnoppeneinbindung anforderungsgerecht voranzubringen.
Auf Basis der mit den hergestellten textilen Filterkonstruktionen durchgeführten Filtrationsversuche lassen sich die grundsätzlichen Einflüsse der Konstruktionsparameter wie beispielsweise Noppen- und Filamentdichte ableiten.
Der Schlussbericht zum Forschungsprojekt kann als TFI-Schriftenreihe Nr. 2022/121 bei der Forschungseinrichtung bezogen werden.
Projektpartner und/oder weitere Forschungsstellen
Forschungsinstitut für Wasserwirtschaft und Klimazukunft an der RWTH Aachen (FiW) e. V.
Danksagung
Das IGF-Vorhaben „Textiles Bogensieb – Filtersystem zur Feststoffabscheidung aus Abwasserströmen mit wartungsarmem Reinigungskonzept auf Basis strukturierter Poltextilien mit definiertem Abscheideverhalten“ 21147 N der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Textil e.V., Reinhardtstraße 14 – 16, 10117 Berlin wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
