Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Rahmen des interdisziplin\u00e4ren (technisch orientierten) Forschungsvorhabens wurden Prozesssteuerungen und -strategien entwickelt, mit denen der Einsatz des Recyclingwassers einer bestehenden Wasseraufbereitungsanlage in Prozessen bei der Furnierherstellung, die besonders hohe Anspr\u00fcche an die Wasserqualit\u00e4t und Maximaltemperatur stellen, aus \u00f6kologischer und \u00f6konomischer Sicht optimiert werden kann. Dabei muss die Qualit\u00e4tserhaltung der Furniere -unter besonderer Ber\u00fccksichtigung der u. a. von der Prozesswassertemperatur abh\u00e4ngigen Farbe der Furnieroberfl\u00e4chen- gew\u00e4hrleistet sein. Die stofflichen Voraussetzungen f\u00fcr eine Wiederverwendung des Recyclingwassers im Produktionsprozess werden erf\u00fcllt, jedoch lie\u00dfen die hohen und schwankenden Temperaturen des Recyclingwassers keine uneingeschr\u00e4nkte Nutzung des Wassers zu.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZu Beginn des Projektes wurde \u00fcber die Installation einer Verdunstungsk\u00fchlung im Recyclingwasserstrom in Kombination mit der bestehenden Wasseraufbereitungsanlage die Voraussetzung f\u00fcr die Bereitstellung von gek\u00fchltem Recyclingwasser geschaffen. Im weiteren Verlauf des Forschungsprojekts wurde der Einsatz dieses gek\u00fchlten Recyclingwassers sowohl in den Kochprozessen von rissgef\u00e4hrdeten Holzarten, als auch in den Abk\u00fchlprozessen untersucht, um die Quote der Wasserkreislauff\u00fchrung weiter zu erh\u00f6hen. Hierzu wurden umfangreiche Prozessbeobachtungen, insbesondere zum Temperaturverlauf w\u00e4hrend der Koch- und Abk\u00fchlprozesse bei Verwendung des gek\u00fchlten Recyclingwassers durchgef\u00fchrt. Die Wassertemperaturen wurden im Verlauf der Abk\u00fchlprozesse bestimmt und aufgezeichnet. \u00dcber eine Auswertung der Daten konnten die Str\u00f6mungsverh\u00e4ltnisse im Abk\u00fchlprozess dargestellt werden. Durch begleitende intensive Begutachtung der Furnieroberfl\u00e4chen durch Farbwertmessungen wurden die Auswirkungen der ver\u00e4nderten Prozessf\u00fchrung auf die Holzqualit\u00e4t untersucht. F\u00fcr das optimierte Konzept zum Einsatz des gek\u00fchlten Recyclingwassers wurde eine \u00f6kologische und \u00f6konomische Bilanzierung erarbeitet und der bisherigen Vorgehensweise gegen\u00fcbergestellt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Durch die Untersuchung der Temperaturprofile der Abk\u00fchlprozesse k\u00f6nnen erhebliche Abweichungen des Temperaturgradienten an Abk\u00fchlprozessen in den verschiedenen Gruben festgestellt werden. Neben dem unterschiedlich hohen Zulauf an Frischwasser sind vor allem die Grubenabmessung und die Anzahl und die Positionierung der Stammteile in der Kochgrube f\u00fcr den Verlauf des Temperaturgradien-ten verantwortlich. Bei ung\u00fcnstigen Str\u00f6mungsverh\u00e4ltnissen k\u00f6nnen erhebliche Unterschiede in der Temperatur des Kochwassers w\u00e4hrend des Abk\u00fchlprozesses an verschiedenen Stellen der Grube auftreten (kurzfristig bis ?t=20K). Bei gleichm\u00e4\u00dfig positionierten Stammteilen in den Kochgruben betragen die Temperaturschwankungen allerdings meist weniger als 5\u00b0C.
\nDurch einen ge\u00e4nderten Zulauf des Abk\u00fchlwassers k\u00f6nnten die Temperaturunterschiede verringert und die Ausnutzung des Abk\u00fchlwassers effektiver gestaltet werden. Die baulichen Begebenheiten der Kochgruben und die Handhabung der Stammteile erschweren jedoch erheblich eine konstruktive Ver\u00e4nderung des Wasserzulaufs.
\nEine rechnerische Betrachtung des Abk\u00fchlvorganges belegt die Notwendigkeit, k\u00fchles Wasser zur Abk\u00fchlung der Stammteile einzusetzen, um die zeitlichen Vorgaben seitens der Produktion zu erf\u00fcllen und insbesondere auch die Menge des Abk\u00fchlwassers f\u00fcr die Prozesse m\u00f6glichst klein zu halten.
\nDurch die Installation einer K\u00fchlvorrichtung in Kombination mit der bestehenden Aufbereitungsanlage wurden die Voraussetzung f\u00fcr die Bereitstellung von gek\u00fchltem Recyclingwasser geschaffen. Die Verdunstungsk\u00fchlung nach dem K\u00fchlturmprinzip im offenen Kreislauf erm\u00f6glicht eine Absenkung des meist \u00fcber 35\u00b0C warmen Recyclingwassers auf unter 20\u00b0C. Dabei f\u00fchrt die W\u00e4rmeabgabe des Wassers durch Verdunstung zu einem Wasserverlust von bis zu 4%. Die Anforderungen an die Temperatur im Recyclingwasser zum Einsatz in Kochprozessen rissgef\u00e4hrdeter Holzarten und in den Abk\u00fchlprozessen werden erf\u00fcllt. In der warmen Jahreszeit k\u00f6nnte ein Anstieg der Au\u00dfentemperaturen m\u00f6glicherweise zu einer Temperatur des gek\u00fchlten Recyclingwassers >20\u00b0C und damit zu einer Einschr\u00e4nkung bei der Verwendung als Abk\u00fchlwasser f\u00fchren.
\nBeim Einsatz des unter 20\u00b0C gek\u00fchlten Recyclingwassers als Abk\u00fchlwasser werden nur geringe -und tolerierbare- Temperaturabweichungen zu vergleichbaren und mit Frischwasser durchgef\u00fchrten Prozessen gemessen. Die begleitende Prozessbeobachtungen und Untersuchungen zur Farbe der Furnieroberfl\u00e4chen belegen die Einsetzbarkeit des gek\u00fchlten Recyclingwassers hinsichtlich der Furnierqualit\u00e4t.
\nDurch den Einsatz des Recyclingwassers in den Abk\u00fchlprozessen konnte die Recyclingquote bislang auf 75% (gemessen) gesteigert werden. Dies geht einher mit einer Verringerung des Frischwasserbedarfes und des Abwasseranfalls. Es f\u00fchrt aber zu einem erh\u00f6hten Verbrauch an Flockungschemikalien und elektrischer Energie bei der Wasseraufbereitung.
\nDie Investition des Verdunstungsk\u00fchlers amortisiert sich bei einer Steigerung der durchschnittlichen Recyclingquote von 60 auf 70% innerhalb von 2 Jahren. Trotz der verbesserten Wirtschaftlichkeit ist die Wasseraufbereitung insgesamt erst dann nicht mehr defizit\u00e4r, wenn es gelingt, bei einem monatlich durchschnittlichen Prozesswasserbedarf von 11.000 m\u00b3 einen Anteil von fast 80% mit Recyclingwasser abzudecken. Dies h\u00e4ngt vor allem von den Temperaturbedingungen im Wasserkreislauf in den warmen Sommermonaten und von der dann gegebenen Einsetzbarkeit des Recyclingwassers in den Koch- und Abk\u00fchlprozessen ab.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Manuskript zur Publikation in Fachzeitschrift in Vorbereitung.
\nPosterpr\u00e4sentation im beteiligten Institut und beim Furnierhersteller.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Der Recyclinganteil konnte durch den Einsatz des gek\u00fchlten Recyclingwassers in den Kochprozessen rissempfindlicher Holzarten und in den Abk\u00fchlprozessen von etwa 60% auf bis zu 75% gesteigert werden. Der Einsatz des gek\u00fchlten Recyclingwasser besitzt keinen nachteiligen Einfluss auf die Produkteigenschaften der Furniere. In den warmen Sommermonaten kann der Recyclingwasseranteil aufgrund von Temperaturerh\u00f6hung im Wasserkreislauf leicht zur\u00fcckgehen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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