Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Rahmen eines Pilotvorhabens sollte erarbeitet werden, wie mit Hilfe einer Rektifikationsanlage und einer biologischen Reinigungsanlage der Wasserkreislauf in einem Kalksandsteinwerk weitgehend oder g\u00e4nzlich geschlossen werden kann. Dabei hat die Rektifikationsanlage die Aufgabe, das bei der Produktion anfallende H\u00e4rtekesselkondensat und das Brunnenwasser, das zum Ausgleich der Verluste eingesetzt wird, zu Kesselspeisewasser aufzubereiten. Das anfallende Konzentrat ist in einer biologischen Behandlungsanlage so aufzubereiten, dass es als Mischwasser in der Produktion wieder eingesetzt werden kann.
\nEin thermisches Verfahren zur Behandlung des Abwassers im Kreislauf wurde gew\u00e4hlt, weil das H\u00e4rtekesselkondensat bei seinem Austritt aus dem H\u00e4rtekessel eine Temperatur um 90\u00b0C aufweist. Wird dieses hohe Temperaturniveau konsequent genutzt, so f\u00fchrt dieses zu einer Verminderung des Energieeinsatzes bei der Erzeugung von Dampf. Die im H\u00e4rtekesselkondensat enthaltene Energie und die Energie des Abdampfs werden konsequent f\u00fcr die Abwasserbehandlung genutzt, so dass die Energiebilanz des Werkes verbessert wird. Eine weitere Verbesserung der Energiebilanz beruht darauf, dass die Leistungsf\u00e4higkeit des Dampfkessels durch die vorgeschaltete thermische Behandlung und die erheblich reduzierte Abschl\u00e4mmrate erh\u00f6ht wird. Der Prim\u00e4renergieeinsatz und die CO2-Emission werden dadurch vermindert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auch die Frischwasseraufbereitung mit dem thermischen Verfahren erfolgt. Dadurch entf\u00e4llt die Regeneration der Ionenaustauschanlagen und die Salzableitung in die Gew\u00e4sser wird unterbunden. Durch die Einf\u00fchrung des Kreislaufes wird der Grundwasserverbrauch vermindert. Dadurch, dass das biologisch behandelte Abwasser wieder als Wasser in der Mischerei eingesetzt wird, entf\u00e4llt ein zus\u00e4tzlicher Wasserverbraucher. Der bei der biologischen Reinigung entstehende Kl\u00e4rschlamm wird in dem Produkt als Zuschlagsstoff wieder verwendet. Diese Zugabe des Kl\u00e4rschlammes als Zuschlagsstoff wurde im Rahmen des von der DBU gef\u00f6rderten Projekts (DBU-Az 07929) positiv erprobt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenFolgende Arbeitsschritte wurden im Rahmen des Pilotvorhabens durchgef\u00fchrt:
\n1.\tVersuche im Laborma\u00dfstab zur Auswahl des geeigneten thermischen Verfahrens und zur Festlegung der Betriebsparameter f\u00fcr eine halbtechnische Anlage.
\n2.\tErprobung einer halbtechnischen Anlage unter realen Bedingungen in einem Kalksandsteinwerk.
\n3.\tKonzeption einer gro\u00dftechnischen Anlage unter Verwendung der Ergebnisse aus 1 und 2 und Diskussion der Ergebnisse hinsichtlich \u00f6konomischer und \u00f6kologischer Auswirkung.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
In Vorversuchen in einer Laborrektifikationsanlage und einer Laboreindampfanlage mit H\u00e4rtekesselkondensat und Brunnenwasser aus einem Kalksandsteinwerk wurde von dem Institut f\u00fcr Umweltverfahrenstechnik, Universit\u00e4t Bremen, herausgearbeitet, dass als thermisches Wasseraufbereitungsverfahren zur Kreislaufschlie\u00dfung eines Kalksandsteinwerkes nicht die Rektifikationsanlage das Verfahren der Wahl ist, sondern eine Eindampfung bei einem Druck von ca. 200 mbar und einer Temperatur von 60\u00b0C.
\nIn den Laborversuchen konnte nachgewiesen werden, dass besonders die im Dampfkessel st\u00f6renden Stoffe durch die vorgenannte Verfahrenstechnik aus dem Kreislaufwasser entfernt werden und daher das Destillat der Verdampferanlage als Kesselspeisewasser gut geeignet ist.
\nDie Ergebnisse aus den Laborversuchen wurden in eine halbtechnischen Anlage \u00fcbertragen. Ein Br\u00fcdenverdampfer, der mit 200mbar Druck arbeitet, wurde als Teilstromanlage in dem Kalksandsteinwerk Greven installiert und \u00fcber mehrere Wochen stabil betrieben. Mit dieser Anlage konnten die Ergebnisse der Laborversuche best\u00e4tigt werden und es wurden die Parameter f\u00fcr die gro\u00dftechnische Anlage erarbeitet. Als wesentliches Ergebnis ist darzustellen, dass das Destillat als Kesselspeisewasser einsetzbar ist. Die organischen Verunreinigungen sind in dem Destillat weitgehend entfernt. Gr\u00f6\u00dfere Gehalte an Stickstoff sind im Destillat noch zu finden; die Dampfkessel st\u00f6rende Fraktion des Stickstoffs geht jedoch nicht in das Destillat \u00fcber, sondern verbleibt im Konzentrat. Die Ausbeute der Br\u00fcdenverdichteranlage zeigt einen Destillatfluss von 90% und einen Konzentratanfall von 10%. Das Konzentrat hat ein BSB- zu CSB-Verh\u00e4ltnis von 0,75. Es ist biologisch gut abbaubar. Aufgrund des Kohlenstoff- zu Stickstoffverh\u00e4ltnis ist eine weitgehende Stickstoffelimination m\u00f6glich. Im biologisch gereinigten Konzentrat verbleiben nur schwer fl\u00fcchtige Stoffe, die durch den Einsatz als Anmachwasser in der Mischerei eines Kalksandsteinwerkes wieder in den Stoffkreislauf eingebunden werden.
\nDie Wasserverluste, die im Rahmen der Produktion und durch die Konzentratausschleusung entstehen, wurden durch Brunnenwasser mit gro\u00dfer H\u00e4rte ausgeglichen. Das Feed mit der entsprechenden Mischung von H\u00e4rtekesselkondensat und Brunnenwasser ver\u00e4ndert die zuvor genannten Ergebnisse nicht. Damit kann bei der Installation einer Verdampfanlage auf eine eigene Aufbereitungsanlage f\u00fcr das Frischwasser verzichtet werden. Eine gro\u00dftechnische Anlage wurde auf der Basis der halbtechnischen Versuche konzipiert. Es zeigt sich, dass bei der Installation einer solchen Anlage im Vergleich zu einer herk\u00f6mmlichen Verfahrenstechnik eines Kalksandsteinwerkes der Frischwasserverbrauch um 85% gesenkt werden kann. Die Salzemissionen in ein Gew\u00e4sser werden vermindert. Der Energieverbrauch und damit die CO2-Emission vermindert sich um ca. 15%. Die Betriebskosten bei Installation einer Kreislauff\u00fchrung mit Eindampfanlage sind \u00e4hnlich hoch wie bei einer konventionellen Wasseraufbereitung in einem Kalksandsteinwerk. Die Investitionen liegen allerdings deutlich h\u00f6her als die \u00fcblichen Investitionen f\u00fcr die Wasseraufbereitung. Aus \u00f6konomischer Sicht l\u00e4sst sich deshalb die Installation einer thermischen Behandlung des Kreislauf- und Frischwassers in einem konventionellen Kalksandsteinwerk nicht vertre-ten. Wirtschaftlich wird eine thermische Behandlung des Kreislaufwassers erst dann interessant, wenn ein Werk 24 Stunden\/Arbeitstag produziert und Trinkwasser aus dem Netz anstelle von Grundwasser aus eigenen Brunnen bezieht.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse des Vorhabens werden am 22.-24.09.2003 im Rahmen des GVC\/ATV Abwasserkongresses in Bremen einem breiten Fachpublikum vorgestellt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Der Einsatz einer Verdampferanlage zur thermischen Aufbereitung von Frischwasser und H\u00e4rtekesselkondensat eines Kalksandsteinwerks zu Kesselspeisewasser ist technisch m\u00f6glich und unter Betriebsbedingungen mit einer geeigneten Verfahrenstechnik beherrschbar. Dies wurde sowohl in Laborversuchen als auch mit dem Betrieb einer halbtechnischen Versuchsanlage in einem Kalksandsteinwerk best\u00e4tigt. Auch beim Zusatz von Frischwasser mit hohen H\u00e4rtegraden wird ein Destillat erzeugt, dass sich als Kesselspeisewasser eignet. Das aus der Verdampfung verbleibende Konzentrat kann nach einer Behandlung in einer biologischen Kl\u00e4ranlage in der Mischerei eines Kalksandsteinwerkes als Anmachwasser wieder eingesetzt werden. Die angestrebten \u00f6kologischen Ziele wurden mit dem Projekt erreicht. Durch Einsatz der Verdampferanlage zur Wasseraufbereitung l\u00e4sst sich der Frischwasserverbrauch drastisch reduzieren. Durch den Verzicht auf Ionenaustauschertechnik wird die Salzemission in den Vorfluter um den Faktor 10 verringert. Auch der Verbrauch fossiler Brennstoffe und die CO2-Emissionen werden im Vergleich zu einer konventionellen Wasserf\u00fchrung reduziert. Problematisch sind die gegen\u00fcber einer herk\u00f6mmlichen Wasserversorgung in der Kalksandsteinindustrie deutlich h\u00f6heren Investkosten. Eine gro\u00dftechnische Realisierung einer Anlage ist f\u00fcr ein gr\u00f6\u00dferes Kalksandsteinwerk mit einer durchgehenden Produktion von 24 Stunden am Tag wirtschaftlich vertretbar. Dies sollte in weiteren Vorhaben nachgewiesen werden, die auf den bisherigen Ergebnissen aufbauen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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