Kontrollieren Sie mikrobielle Risiken bei der Wiederverwendung von Abwasser mit BactoSense Core

KONTEXT: „Kann Nachhaltigkeit die Wasserqualitätsstandards erfüllen?“

Die Wiederverwendung von Wasser entwickelt sich zu einer wichtigen Nachhaltigkeitsstrategie für Branchen mit hohem Wasserbedarf, insbesondere in der biopharmazeutischen Produktion.

Im Jahr 2024 ging ein führendes Schweizer Biopharmaunternehmen eine Partnerschaft mit Ekopak ein, um die Machbarkeit der Aufbereitung und Wiederverwendung seines Abwassers zu untersuchen. Ziel war es, Trinkwasserstandards zu erfüllen und dabei folgende Punkte umzusetzen:

1. Umwandlung von Abwasser zur Erfüllung der Trinkwasserqualitätsstandards und zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele.

   
   

2. Überwindung der Einschränkungen herkömmlicher Bakterientests (langsame Ergebnisse, keine Online-Überwachung).

   
   

3. Bewertung der Gesamtsystemleistung unter realen Bedingungen mittels einer mobilen Piloteinheit.

Testaufbau

Ekopak setzte ein modulares Pilotsystem ein, das Ultrafiltration (UF), eine zweistufige Umkehrosmose und BactoSense CORE zur automatischen mikrobiellen Überwachung an vier Punkten integriert.

Das System war in einer Einheit untergebracht, die über eine SCADA-basierte Fernüberwachung sowie mehrere Probenahmepunkte für eine detaillierte Analyse der Wasserqualität verfügte.

BactoSense ermöglichte die schnelle Erkennung der Gesamtzellzahl (TCC) in nur 20 Minuten und lieferte den Bedienern mikrobielle Erkenntnisse in Echtzeit zur Optimierung der Behandlungsleistung.

Abbildung 1: Schema des Pilotmoduls für den Wasseraufbereitungszug zur Wiederverwendung von Wasser einschliesslich BactoSense CORE

Rolle von BactoSense im End-to-End-Pilotsystem zur Wasserwiederverwendung

Messung der Wirksamkeit von Ultrafiltration, Vorfiltration und Umkehrosmose anhand der logarithmischen Reduzierung der Bakterienzahl an jedem Punkt. Das Pilotprojekt untersuchte ausserdem Variablen, die sich auf die Bakterienzahl auswirken: Zulaufwasserqualität, Zulaufdurchflussrate, Stagnationsdauer, Vorhandensein von Biofilm sowie die Gerätereinigung.

WICHTIGSTE ERGEBNISSE

1. Membranfiltration und mikrobielles Neuwachstum beeinflussen das gesamte mikrobiologische Profil.

Die kontinuierliche Überwachung mit BactoSense ermöglichte die frühzeitige Erkennung mikrobieller Hotspots in RO-Vorfiltern und Lagertanks und erlaubte sofortige Korrekturmassnahmen, wie z. B. den Austausch des Vorfilters.

Abbildung 2: Gesamtzellzahl entlang der Wasseraufbereitungsanlage

2. Stagnation (insbesondere deren Dauer) fördert Biofouling und beeinträchtigt die endgültige Wasserqualität.

Kurzfristige Stagnation führte zu vorübergehenden TCC-Anstiegen im RO-Permeat, während langfristige Stagnation eine dauerhafte Verschlechterung der Wasserqualität verursachte, die zusätzliche Spülschritte erforderlich machte. Mit BactoSense konnten Anzeichen von Stagnation frühzeitig erkannt.

Abbildung 3: Die Normalisierung der RO-Permeat-Zellzahlen dauerte 1,5 Tage.

3. Membranablagerungen verringern die Permeatflussrate und erhöhen den Bakteriengehalt.

Ohne die Dosierung eines Antiscalants sank der Permeatfluss und BactoSense meldete einen schnellen Anstieg des TCC, was die Notwendigkeit einer proaktiven Verhinderung von Scaling unterstreicht.

Abbildung 4: Diagramm, das die Beziehung zwischen der RO-Durchflussrate und der TCC darstellt

4. Optimierung der Betriebsparameter verbessert die Qualität des Membranfiltrats

Bereits kleine Anpassungen des Zufuhrdrucks wirkten sich deutlich auf die mikrobiologische Qualität des Permeats aus und verdeutlichten die Notwendigkeit präziser Betriebskontrollen sowie einer Echtzeitüberwachung zur Optimierung der Membranleistung.

Abbildung 5: Diagramm, das die Beziehung zwischen Förderdruck und TCC darstellt

HAUPTVORTEILE

1. Sofortige mikrobiologische Erkenntnisse: BactoSense ermöglichte es den Bedienern, die mikrobiologische Leistung der vorgeschlagenen Lösung schnell und in Echtzeit zu erfassen.

   
   

2. Umfassender mikrobiologischer Überblick: Bereits die ersten Stichproben lieferten ein vollständiges mikrobiologisches Profil der Behandlungskette, einschliesslich der Membranleistung sowie des mikrobiellen Neuwachstums in Vorfiltern und Rohren.

   
   

3. Echtzeitüberwachung: Online-Überwachungsinstallationen ermöglichten die kontinuierliche Verfolgung der mikrobiellen Dynamik und lieferten fortlaufende Einblicke in die Leistung der Membranfiltrationseinheit.

   
   

4. Filtrationsleistungsmanagement: Die von BactoSense erhobenen Daten unterstützten die Bewertung der Auswirkungen von Vorfilterwartung, Stagnation, Verkalkung und der Anpassung von Betriebsparametern auf die Wasserqualität.

   
   

5. Proaktives Membranmanagement: Die präzise Überwachung mikrobieller Trends ermöglichte rechtzeitige Eingriffe zur Aufrechterhaltung einer optimalen Systemleistung und Wasserqualität.

   
   

Wir freuen uns sehr, dass wir mit umfassenden und verwertbaren mikrobiologischen Daten zum Erfolg dieses Pilotprojekts beitragen konnten. Die Zusammenarbeit mit Ekopak war hervorragend und ermöglichte es uns, aus erster Hand zu erfahren, welchen Mehrwert solche containerisierten Pilotanlagen für unsere Kunden bieten.“

Silvan Kaufmann, Programm-Manager für Lösungen

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