Biofouling bezeichnet die biologische Verschmutzung von Oberflächen in Wasseraufbereitungsanlagen, insbesondere auf Membranen, Rohrleitungen, Wärmetauschern und anderen wasserberührten Komponenten. Es entsteht durch das Wachstum und die Ansammlung von Mikroorganismen wie Bakterien, Algen, Pilzen und anderen Biofilmen, die sich auf Oberflächen anlagern und dort eine Schleimschicht (Biofilm) bilden. Dieser Prozess kann die Effizienz von Wasseraufbereitungsanlagen erheblich beeinträchtigen, die Betriebs- und Wartungskosten erhöhen und den Lebenszyklus von Membranen und anderen Anlagenteilen verkürzen.
Inhaltsverzeichnis
Technische Hintergründe
Biofouling tritt häufig in Membranfiltrationsanlagen, Kühlwasserkreisläufen und anderen wasserführenden Systemen auf, da die Mikroorganismen durch das Wasser transportiert werden und sich auf Oberflächen ansiedeln können, die im Betrieb mit Nährstoffen versorgt werden. In Membrananlagen wie der Umkehrosmose (RO) oder der Nanofiltration ist Biofouling besonders problematisch, da es die Poren der Membranen blockiert und die Flussrate sowie die Filtrationseffizienz drastisch reduziert. In Kühlkreisläufen und Wärmetauschern führt Biofouling zu einer Verringerung der Wärmeübertragungsleistung und kann das Risiko von Korrosion erhöhen.+
Foto: Umkehrosmoseanlage ALMA BHU BiosS-Treat zur Gewinnung von Prozesswasser aus Abwasser
Ursachen und Mechanismen von Biofouling
Biofouling beginnt in der Regel mit der Ansiedlung von Mikroorganismen auf wasserberührten Oberflächen. Diese Mikroorganismen bilden innerhalb kurzer Zeit einen Biofilm, der sich durch die Vermehrung von Bakterien und das Anlagern von organischen Substanzen und Sedimenten weiter verdichtet. Typische Mechanismen, die zu Biofouling führen, sind:
Adsorption von organischen Stoffen: Organische Verbindungen, die im Wasser gelöst sind, bieten Mikroorganismen einen idealen Nährboden. Diese Stoffe haften auf Oberflächen, wo sie das Wachstum von Biofilmen fördern.
Bakterienvermehrung: Bakterien beginnen sich auf der Oberfläche zu vermehren und bilden eine dichte, schleimige Schicht, die den Wasserdurchfluss behindert und die Membranleistung beeinträchtigt.
Biofilmbildung: Mit der Zeit wächst der Biofilm in Dicke und Dichte, was die Durchlässigkeit der Membranen weiter reduziert und die Betriebsdrücke in Membransystemen erhöht.
Ablagerungen und Sedimentbildung: Neben der mikrobiologischen Komponente können sich auch Sedimente und Partikel im Biofilm ansammeln, was das Problem weiter verschärft.
Auswirkungen von Biofouling
Reduzierte Durchflussraten: In Membrananlagen führt Biofouling zu einer Verstopfung der Membranporen, was den Permeatfluss (durchgefiltertes Wasser) verringert und die Effizienz des Systems beeinträchtigt.
Erhöhter Betriebsdruck: Da Biofouling die Durchlässigkeit der Membranen verringert, muss der Betriebsdruck erhöht werden, um die gewünschte Wassermenge zu fördern. Dies führt zu einem höheren Energieverbrauch und verschleißt die Membranen schneller.
Korrosion und Ablagerungen: In Kühlkreisläufen können die durch Biofouling verursachten organischen Ablagerungen zu unter dem Biofilm ablaufender Korrosion führen, da bestimmte Bereiche nicht mehr gleichmäßig mit dem Kühlmittel versorgt werden.
Erhöhter Wartungsaufwand: Um Biofouling zu bekämpfen, sind häufige Reinigungszyklen und der Einsatz von Chemikalien erforderlich. Dies erhöht die Wartungs- und Betriebskosten und führt zu Anlagenausfallzeiten.
Foto: Biofouling an einer Wärmeübertragungsfläche
Vorbeugung und Bekämpfung von Biofouling
Die Bekämpfung von Biofouling erfordert eine Kombination aus präventiven Maßnahmen und chemischen Reinigungsverfahren, die speziell auf die jeweilige Anlage und das Wasserbehandlungssystem abgestimmt sind. ALMAWATECH bietet unter der Marke ALMA AQUA eine Reihe von Produkten zur Vorbeugung und Bekämpfung von Biofouling an:
1. ALMA AQUA Membranreiniger und Antiscalants für Membrananlagen
ALMA AQUA Membran Produkte (Membranreiniger und Antiscalants) sind speziell entwickelte Chemikalien zur Reinigung von Membransystemen und zur Verhinderung von Ablagerungen und Biofouling. Antiscalants verhindern die Bildung von Kalkablagerungen und organischen Sedimenten, während die Membranreiniger das System effektiv von Biofilmen und organischen Verschmutzungen befreien.
Antiscalants: Diese Substanzen verhindern die Bildung von skalierenden Ablagerungen (Scaling) auf den Membranoberflächen, die oft die Grundlage für Biofouling bieten. Durch den Einsatz von Antiscalants wird die Bildung eines Biofilms unterdrückt, da das Anhaften von organischen und anorganischen Stoffen erschwert wird.
Membranreiniger: Diese Reiniger entfernen effektiv Biofilme, organische Stoffe und andere Verunreinigungen von den Membranen. Regelmäßige Reinigungsvorgänge helfen, die Leistung der Membranen zu erhalten und den Betriebsdruck niedrig zu halten.
2. ALMA AQUA Kühlwasser Bioinhibitoren und Biozide
In Kühlwasserkreisläufen ist die Kontrolle von Biofouling ebenso wichtig, um die Wärmeübertragungsleistung aufrechtzuerhalten und Korrosion zu verhindern. ALMA AQUA Kühlwasser Bioinhibitoren und Biozide sind hochwirksame Chemikalien, die speziell zur Verhinderung von Biofouling entwickelt wurden.
Bioinhibitoren: Diese Produkte verhindern das Wachstum von Mikroorganismen, indem sie das Biofilmwachstum hemmen. Durch den Einsatz von Bioinhibitoren wird der Aufbau von Biofouling reduziert, was die Effizienz der Kühlanlagen erhöht.
Biozide: Biozide töten vorhandene Mikroorganismen ab und verhindern deren Vermehrung. In Kombination mit Korrosionsschutzmitteln, Härtestabilisatoren und Dispergatoren tragen Biozide dazu bei, die chemische Stabilität des Kühlwassers zu gewährleisten und Biofouling effektiv zu kontrollieren.
Foto: Betriebsmittel ALMA AQUA Membran und ALMA AQUA Kühlwasser
Biofiltrationsanlagen zur Verminderung von Biofouling
ALMAWATECH bietet mit der ALMA BHU BAF und der ALMA BioFil Compact zwei spezialisierte Biofiltrationslösungen an, die nicht nur zur biologischen Abwasser- und Prozesswasserbehandlung dienen, sondern auch effektiv zur Verminderung von Biofouling in nachgeschalteten Membrananlagen beitragen. Die ALMA BHU BAF, ausgelegt für Wasserströme bis 1.000 m³/h, und die ALMA BioFil Compact, für kleinere Abwasserströme bis 100 m³/h, nutzen speziell aufbereitete Filtermedien, die eine hohe biologische Aktivität fördern.
Durch den gezielten Abbau von organischen Reststoffen und Nährstoffen, die typischerweise das Wachstum von Biofilmen begünstigen, wird die organische Belastung des Wassers vor der Membranfiltration deutlich reduziert. Dies minimiert das Risiko von Biofouling und verlängert die Lebensdauer der Membranen, was gleichzeitig die Betriebskosten und den Reinigungsaufwand verringert. Dank der effizienten Nitrifikation und Denitrifikation tragen diese Anlagen auch zur Entfernung von Stickstoffverbindungen bei, was zusätzlich das Wachstum von Biofilmen in den Membrananlagen hemmt.
Vorteile der ALMA AQUA Produkte und Biofiltrationslösungen
Effektive Prävention von Biofouling: Durch den Einsatz von Bioinhibitoren und Bioziden oder Biofiltrationsanlagen wird das Wachstum von Mikroorganismen unterdrückt, bevor sich ein Biofilm bilden kann. Insbesondere die Biofiltration reduziert organische Reststoffe und Nährstoffe, die das Biofouling begünstigen, was die Betriebseffizienz der Anlagen erheblich erhöht.
Optimierte Systemleistung: Regelmäßige Reinigung mit ALMA AQUA Membranreinigern und der gezielte Einsatz von Biofiltration (z.B. mit ALMA BHU BAF oder ALMA BioFil Compact) sorgt dafür, dass die Membranen in Umkehrosmose- und Nanofiltrationsanlagen frei von Verstopfungen bleiben, die Durchflussrate stabil bleibt und die Lebensdauer der Membranen verlängert wird.
Fazit
Biofouling ist ein häufiges Problem in Membrananlagen, Kühlwasserkreisläufen und anderen wasserführenden Systemen, das zu Leistungsverlusten, höheren Betriebskosten und Korrosionsproblemen führen kann. Durch den Einsatz der ALMA AQUA Membranreiniger, Bioinhibitoren und Bioziden sowie einer Biofiltrationsanlagen (wie ALMA BHU BAF oder ALMA BioFil Compact) bietet ALMAWATECH eine umfassende Lösung zur Vermeidung und Bekämpfung von Biofouling.
Diese Produkte und Systeme helfen, die Systemleistung zu optimieren, die Betriebskosten zu senken und die Lebensdauer der Anlagenkomponenten zu verlängern, während gleichzeitig der Wartungsaufwand minimiert wird. Die Kombination aus chemischen Lösungen und biologischer Vorbehandlung bietet eine effektive Strategie, um Biofouling nachhaltig zu kontrollieren und die Effizienz moderner Wasseraufbereitungs- und Abwassersysteme zu maximieren.
