Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Beim Textilwerk R\u00f6kona fallen bei den Waschprozessen der Gewirkevorbehandlung betr\u00e4chtliche Mengen warmer bis hei\u00dfer Abw\u00e4sser mit einer TOC-Belastung von \u00fcber 1.000 mg\/l an. Aufgrund der hohen Temperaturen von ca. 60 \u00b0C k\u00f6nnen diese Abw\u00e4sser nicht direkt mit konventionellen Abwasserreinigungsverfahren behandelt werden. Hierf\u00fcr steht bei der Fa. R\u00f6kona eine Membrananlage (UF und NF) zur Wiedergewinnung des Abwassers zur Verf\u00fcgung. Aufgrund der im Abwasser vorhandenen Spinnpr\u00e4parationen kommt es jedoch sehr schnell zu einem Verblocken der Membranen, so dass der Einsatz der Membrananlage nicht m\u00f6glich ist.
\nIm Rahmen des Verbundvorhabens sollte ein innovatives Reinigungsverfahren auf biologischer und membrantechnischer Basis zur Behandlung der Waschw\u00e4sser entwickelt werden, welches eine deutliche Einsparung der Ressourcen Wasser und Energie erm\u00f6glicht.
\nDas wesentliche Ziel des Reinigungsverfahrens zur Kreislauff\u00fchrung war die Wiedergewinnung von hei-\u00dfem Brauchwasser und dadurch simultane Reduktion der Kosten f\u00fcr Frischwasser, Heizenergie und die Abwasserentsorgung. Die Auswertung aller Ergebnisse sollte zu einem unproblematischen kontinuierlichen Einsatz der vorhandenen Membrananlage zur Wiederverwendung der Waschw\u00e4sser f\u00fchren. Dar\u00fcber hinaus wurde eine wirtschaftliche Absch\u00e4tzung der erforderlichen Kosten f\u00fcr die Anschaffung und den Betrieb einer gro\u00dftechnischen biologischen Reinigungsanlage durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZum Erreichen der gesteckten Projektziele wurde ein Verfahrenskonzept entwickelt, welches erlaubt, die technisch effizienteste und wirtschaftlichste Technik f\u00fcr die Behandlung und den Wiedereinsatz der Waschw\u00e4sser zu ermitteln und einzusetzen. Das Konzept beinhaltet eine Grobfiltration, biologische Stufe, nachgeschaltete Membranfiltration (Ultrafiltration) und Wiederverwendungsversuche des gereinigten Prozesswassers.
\nDie biologische Reinigungsstufe unterteilte sich in eine aerobe und anaerobe Behandlung. Die aerobe Behandlung erfolgte bei einer Temperatur vom 30 \u00b0C zun\u00e4chst in zwei Pilotreaktoren (je 300 Liter) und anschlie\u00dfend in einer halbtechnischen Anlage (1,3 m\u00b3). F\u00fcr die anaerobe Behandlung wurden zwei verschiedene Mikroorganismenpopulationen mit unterschiedlichen Temperaturoptima eingesetzt. Einerseits wurden mesophile Mikroorganismen mit einem Optimum bei 37 \u00b0C und andererseits thermophile Mikroorganismen mit einem Optimum bei 55 \u00b0C eingesetzt. F\u00fcr die anaeroben Untersuchungen wurden jeweils Bioreaktoren, best\u00fcckt mit einem textilen Tr\u00e4germaterial aus Polypropylen zur Immobilisierung und Zur\u00fcckhaltung der Biomasse eingesetzt.
\nDas biologisch aerob und anaerob behandelte Abwasser wurde anschlie\u00dfend mit einer Ultrafiltrationspilotanlage weiterbehandelt. Ziel der Membranfiltration war aus wirtschaftlichen Gr\u00fcnden zwecks Wiederverwendung eine spezifische Permeatleistung von 120 l\/(m\u00b2h).
\nZiel der Abwasseraufbereitung war neben der Reduzierung der Belastung und bessere Filtrierbarkeit vor allem die Wiederverwendung des gereinigten Abwassers. Daher wurden die gereinigten Abw\u00e4sser in anwendungstechnischen Untersuchungen bei der Fa. R\u00f6kona auf ihre Eignung f\u00fcr Sp\u00fcl- und Waschprozesse getestet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Untersuchungen zur aeroben Vorbehandlung der Waschflotten zeigten, dass die Abwasserinhaltsstoffe prinzipiell biologisch gut abbaubar sind. Der TOC-Abbaugrad betrug bei den gew\u00e4hlten Verweilzeiten ca. 85 %. Durch eine nachgeschaltete Ultrafiltration konnte die TOC-Konzentration weiter reduziert sowie eine effektive Abtrennung von Tr\u00fcbstoffen im Ablauf der Biologie erreicht werden. Der durchschnittliche Permeatfluss lag mit 98 l\/(m\u00b2h) unter den Erwartungen. Aufgrund des niedrigen Permeatflusses und den damit verbundenen hohen spezifischen Energiekosten sowie den im Vergleich zu anaeroben Systemen relativ hohen Betriebskosten wurde das Szenario der aeroben Vorbehandlung verworfen.
\nDie Versuche zur anaeroben sowohl mesophilen als auch thermophilen Behandlung der Waschflotten zeigten bei den gew\u00e4hlten Verweilzeiten einen mittleren TOC-Abbaugrad von bis zu 40 %. Im Vordergrund der Versuche lag jedoch nicht nur der Abbau der Verunreinigungen, sondern auch die Spaltung der Abwasserinhaltsstoffen, um die anschlie\u00dfende Filtrierbarkeit mittels Ultrafiltration zu verbessern. Dieses Ziel konnte durch die anaerobe Vorbehandlung erreicht werden. Die Ultrafiltrationsversuche zeigten \u00fcber mehrere Monate hinsichtlich der Permeatqualit\u00e4t und -leistung von \u00fcber 180 l\/(m\u00b2h), der Zuverl\u00e4ssigkeit und im Vergleich zu den auf dem Markt befindlichen Anlagen hervorragende Ergebnisse.
\nFerner gaben die Untersuchungen zu erkennen, dass f\u00fcr die hei\u00dfen Waschflotten eine anaerobe thermophile Biologie gegen\u00fcber einer mesophilen wesentliche Vorteile mitbringt:
\n–\tThermophile Mikroorganismen zeigten bei gleicher Verweilzeit ein wesentlich g\u00fcnstigeres Abbauverhalten der Abwasserinhaltsstoffe als mesophile.
\n–\tEine Abk\u00fchlung der Teilstr\u00f6me vor der Reinigungsanlage sowie eine Aufheizung des gereinigten Abwassers vor der Wiederverwendung im Produktionsprozess entf\u00e4llt.
\n–\tDie UF-Versuche mit thermophil vorbehandeltem Abwasser zeigten eine wesentlich langsameren Abfall der Filtrationsleistung als mit mesophil vorbehandeltem.
\nDie Wiederverwendungsversuche erfolgten zun\u00e4chst im Laborma\u00dfstab und anschlie\u00dfend mit einer Industrieanlage und zeigten, dass mit dem gewonnenen Recyclingwasser aus dem Auswaschen von Pr\u00e4parationen nahezu die gleichen Reinigungseffekte erreicht werden k\u00f6nnen wie mit Betriebswasser.
\nAuf Basis der Versuchsergebnisse erfolgte eine Kostenanalyse f\u00fcr den Aufbau und den Betrieb einer Be-handlungsanlage bestehend aus einer anaeroben thermophilen Biologie mit nachgeschalteter Ultrafiltration. F\u00fcr die Kostenanalyse wurden neben den Investitionskosten f\u00fcr den Aufbau der Anlage auch die laufenden Kosten ber\u00fccksichtigt. Daraus ergaben sich Behandlungskosten von 4,37 Euro\/m\u00b3.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
–\tVortrag beim Forschungskuratorium Textil, Arbeitskreissitzung Umwelt, Eschborn, 1. M\u00e4rz 2006
\n–\tVortrag auf dem 2. Denkendorfer Umweltkolloquium (23.\/24. Mai 2007), in Planung
\n–\tVer\u00f6ffentlichung in Fachzeitschriften (Melliand Textilberichte\/Textilveredelung), in Planung<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das mittel- und langfristige Ziel der Fa. R\u00f6kona auf dem Abwassersektor ist neben der Reduzierung der Abwasserbelastung vor allem im Hinblick auf eine m\u00f6gliche Produktionserweiterung die Wiederverwendung von Waschflotten. Hierf\u00fcr wurde ein Verfahrenskonzept auf Basis einer anaeroben thermophilen Vorbehandlung mit nachgeschalteter Ultrafiltration entwickelt und erprobt, welches sich aus technischer Sicht bestens f\u00fcr diese Aufgabe anbietet.
\nDie Untersuchungen ergaben, dass die anaerobe thermophile Vorbehandlung der hei\u00dfen Waschflotten wesentliche Vorteile gegen\u00fcber einer konventionellen aeroben und\/oder anaeroben mesophilen Vorbehandlung aufweist: Die anaerobe thermophile Vorbehandlung zeigt eine h\u00f6here Wirtschaftlichkeit aufgrund der Membranfiltrationsleistung, erfordert ein geringen Handlingsaufwand, weist eine geringe \u00dcberschussschlammbildung auf und erm\u00f6glicht eine effektive Ausnutzung der W\u00e4rmeenergie des Abwassers bei der anschlie\u00dfenden Wiederverwendung.
\nDurch Einsatz des ausgew\u00e4hlten Verfahrenskonzeptes k\u00f6nnen die Abwasserbehandlungskosten im Gegensatz zu den oben beschriebenen Verfahren auf 4,37 Euro\/m\u00b3 reduziert werden F\u00fcr die Fa. R\u00f6kona verbleibt im Verh\u00e4ltnis zu den aktuellen Betriebs- und Abwasserkosten jedoch eine Mehrbelastung von gemittelt 2,50 Euro\/m\u00b3. Da die Fa. R\u00f6kona im \u00e4u\u00dferst preissensiblen Marktsegment der Automobilinnenausstattung arbeitet, w\u00e4re eine daraus ergebende Preiserh\u00f6hung an die Kundschaft nicht durchzusetzen. Ein wirtschaftlicher Betrieb des technisch hoch effektiven Verfahrenskonzeptes ist daher derzeit nicht gegeben. Folglich ist es f\u00fcr die Fa. R\u00f6kona von gr\u00f6\u00dfter Notwendigkeit eine wesentlich preiswertere M\u00f6glichkeit der Abwasserbehandlung zu finden.
\nEin wesentliches Kostenreduzierungspotential f\u00fcr die Abwasserbehandlung besteht in der Reduzierung des Energieverbrauches der Ultrafiltration sowie Steigerung der Wiederverwendungsquote.
\nDie technische Anwendung des entwickelten Verfahrenskonzeptes kann prinzipiell in allen Industriezweigen, in denen hei\u00dfes und hochbelastete Abwasserteilstr\u00f6me anfallen, gesehen werden. Als pr\u00e4destiniert erscheint das Konzept f\u00fcr den Einsatz in der Textilveredlung und der Papierindustrie.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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