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

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.

Ein führendes Biopharma-Unternehmen hat sich mit Ekopak, einem Lösungsanbieter für mobile Wasserwiederaufbereitungssysteme, zusammengeschlossen, um die Machbarkeit der Aufbereitung und Wiederverwendung seines Abwassers zu untersuchen, damit es den Trinkwasserstandards entspricht. Dabei wurden folgende Ziele verfolgt:

1. Bewertung der mikrobiellen Wasserqualität in mehreren Behandlungsstufen.
   

2. Analyse der Auswirkungen von Betriebsparametern auf mikrobiologische Prozesse.
   

3. Identifizierung kritischer Kontrollpunkte zur Optimierung der Systemleistung.
   

4. Bereitstellung einer datengestützten Grundlage für gross angelegte Implementierungen.

Pilot-Einrichtung

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 mit einer SCADA-basierten Fernüberwachung und mehreren Probenahmepunkten zur detaillierten Wasseranalyse ausgestattet war.

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: Pilot-Einrichtung: Struktureller Überblick über das Pilotmodul zur Wasseraufbereitung mit BactoSense CORE. RO, Umkehrosmose, UF, Ultrafiltration.

Die Rolle von BactoSense im Pilotprojekt zur Wasserwiederaufbereitung

BactoSense wurde eingesetzt, um die Wirksamkeit von UF, Vorfiltration und RO durch Messung der bakteriellen Log-Reduktion in jeder Behandlungsstufe zu bewerten. Im Rahmen des Pilotprojekts wurden auch wichtige Faktoren untersucht, die die Bakterienkonzentration beeinflussen, darunter Zulaufdruck, Durchflussrate, Stagnation und Entkalkung.

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. RO: Umkehrosmose, UF: Ultrafiltration.

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 werden.

Abbildung 3: Es dauerte bis zu 1,5 Tage, bis die Zellzahlen im RO-Permeat wieder normal waren. RO: Umkehrosmose. TCC: Gesamtzellzahl.

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: Grafik zur Darstellung der RO-Durchflussrate und der TCC-Schwankungen im Zeitverlauf. RO: Umkehrosmose. TCC: Gesamtzellzahl.

4. Optimierung der Betriebsparameter verbessert die Qualität des Membranfiltrats

Bereits kleine Anpassungen des Zulaufdrucks 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: Grafik zur Veranschaulichung des Einflusses des Speisedrucks auf die Gesamtzellzahl (TCC).

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.

   
   

Grafik zur Veranschaulichung des Einflusses des Speisedrucks auf die Gesamtzellzahl (TCC). Pilotversuche sind für uns von grösster Bedeutung. Durch die Integration von BactoSense als Überwachungssystem erhalten wir schnelle Einblicke in die mikrobiologische Leistung und können so fundierte, datengestützte Entscheidungen mit Zuversicht treffen.

Benjamin Buysschaert, Manager R&D, Ekopak

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 containerisierte Pilotanlagen unseren Kunden bieten können.“

Silvan Kaufmann, Programm-Manager für Lösungen, bNovate Technologies

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