Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Aus Vorversuchen war ersichtlich, dass es mit Hilfe einer Ultrafiltration mit einem Hohlfasermodul (50 kD) und nachgeschalteter Umkehrosmose (Spiralwickelelement) m\u00f6glich ist, aus dem gesammelten Abwasser einer F\u00e4rberei von Polyester- und Polyamidgarnen ein hochreines Permeat zu gewinnen. Die Anwendung der Membranfiltration in r\u00e4umlicher und zeitlicher N\u00e4he der F\u00e4rbeprozesse war nun hinsichtlich der erwarteten Verbesserung der Effizienz der Membranfiltration bzw. Umkehrosmose und zu dem zus\u00e4tzlichen Potenzial zur Einsparung von Wasser- und W\u00e4rmemengen zu untersuchen. Es wurde eine Recyclingquote von 90% und eine CSB-R\u00fcckhaltequote von 99,97% angestrebt. \u00dcber einen Farbigkeitssensor sollte die Reinheit des Recyclingwassers und eine hohe Prozesssicherheit erreicht werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZun\u00e4chst wurde am gesammelten Abwasser die zweistufige Membranfiltration zur Reinigungsleistung und zum Wirkungsgrad untersucht. Die Reinigung der Membranen war zu den Programmschritten und zum Aufwand zu bestimmen. Daraus abgeleitet wurde die Lebenserwartung der Membranen, der War-tungs- und Instandhaltungsaufwand ermittelt. Der Vorfilter wurde optimiert (Dolomit). Mit dem Recyclingwasser wurden F\u00e4rbeversuche in empfindlichen Farbeinstellungen durchgef\u00fchrt.
\nIm zweiten Teil wurde f\u00fcr den prozessnahen Einsatz ein Wasser-\/Abwasserkataster differenziert nach den F\u00e4rbeprozessen erstellt. Die F\u00e4rbeprozesse wurden zum Verbrauch an Hilfsmittel, Wasser und W\u00e4rmeenergie, zu deren Einsparpotenzialen sowie zu verschiedenen charakteristischen Prozessparametern und zu den M\u00f6glichkeiten einer Optimierung der F\u00e4rbeprozesse untersucht. Es wurden daraus Szenarien abgeleitet, die das Abwasserpotenzial f\u00fcr die Membranfiltration darstellen sollen. Die Abw\u00e4sser aus einzelnen Stufen der F\u00e4rbeprozesse waren dann hinsichtlich einer ein- bzw. zweistufigen Membranfiltration, den Schwierigkeiten bei Anwesenheit bestimmter Schadstoffe im Abwasser und einer sofortigen Wiederverwendung des Filtrates bzw. Permeates zu pr\u00fcfen. Zusammenfassend erfolgt eine Bilanzierung aller Ergebnisse \u00fcber eine \u00f6konomisch-\u00f6kologische Betrachtung.
\nIm Pilotbetrieb wurden Prozessabwasserteilstr\u00f6me batchweise, sp\u00e4ter kontinuierlich \u00fcber l\u00e4ngere Zeitr\u00e4ume filtriert. Es erfolgte eine ein- bzw. zweistufige Filtration (UF dann UO) an ausgew\u00e4hlten Abw\u00e4ssern aus den F\u00e4rbeprozessen. Darauf aufbauend wurde eine Praxisanlage ausgelegt und zur Wirtschaftlichkeit untersucht.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Das Abwasser stammt \u00fcberwiegend aus F\u00e4rbe-, Sp\u00fcl- und Nachbehandlungsprozessen der Garnf\u00e4rberei. Die F\u00e4rberei ist eingeteilt in zwei Seiten der Halle, die gr\u00f6\u00dfenordnungsm\u00e4\u00dfig eine Trennung in Polyester- und Polyamidgarnf\u00e4rbungen mit einer entsprechenden Aufteilung der Abwasserstr\u00f6me erm\u00f6glicht. Hei\u00dfe Abw\u00e4sser (F\u00e4rbeprozess), die h\u00f6her belastet sind, werden separat aufgefangen und gek\u00fchlt. Abw\u00e4sser mit einer Temperatur <80\u00b0C gelangen \u00fcber eine Sammelleitung in Auffangbecken, von wo aus sie in das Sammelbecken der F\u00e4rberei geleitet werden. In diese Auffangbecken wird auch das abgek\u00fchl-te hei\u00dfe Abwasser geleitet. Das Abwasser enth\u00e4lt die F\u00e4rbe- und Nachbehandlungsmittel und den nicht fixierten Farbstoff (<10% der Ausgangskonzentration). Zu den Nachbehandlungsmitteln z\u00e4hlen auch Silikonavivagen und Fluorcarbonharzdispersionen.\nDie Abw\u00e4sser aus der Polyamidf\u00e4rbung weisen erwartungsgem\u00e4\u00df einen schwach sauren pH, die der Po-lyesterf\u00e4rbung einen alkalischen pH auf. Die Leitf\u00e4higkeit liegt in den Sp\u00fclb\u00e4dern bei ca. 1.000 \u00b5S\/cm, in den Restf\u00e4rbeflotten eher bei 2.000 \u00b5S\/cm. Die CSB-Konzentration weist in den Sp\u00fclb\u00e4dern Werte auf bei ca. 200 bis 500 mg O2\/L, in den Restf\u00e4rbeb\u00e4dern gr\u00f6\u00dfer 2.000 mg O2\/L.\n\u00dcberraschenderweise f\u00fchrte die Anwesenheit von Silikonavivagen und auch der Fluorcarbonharze nicht zu dem an anderer Stelle beobachteten Fouling auf den Membranen. Der Dolomitfilter, der zu einer Ver-schiebung des pH-Wertes in den alkalischen Bereich f\u00fchrt, erweist sich als Vorfilter gut geeignet zum Zu-r\u00fcckhalten der Silikonavivagen und Fluorcarbonharze. Die von ihm ausgehenden Partikel stellen kein Hindernis f\u00fcr die UO-Wickelmodule dar, wenn ein regelm\u00e4\u00dfiges Ausschleusen des Konzentrates erfolgt. Daher konnte auf die Ultrafiltration vollst\u00e4ndig verzichtet werden. Die Tr\u00fcbungsmessung war neben der pH- und Leitf\u00e4higkeitsmessung als online-Parameter Kriterium f\u00fcr die so genannte Verwurf-Entscheidung, die im Dauerbetrieb der Pilotanlage nicht geeigneter Abw\u00e4sser von der UO-Membran fernhielt. Es konnten jedoch auch st\u00e4rker belastete Abw\u00e4sser aus der Polyesterf\u00e4rbung bis zu einer Tr\u00fcbung von 350 NTU ohne Problem filtriert werden. Bei 150 L\/h Abwasserzulauf zur Umkehrosmose mit ei-ner durchschnittlichen CSB-Konzentration von 800 mg O2\/L, einer Leitf\u00e4higkeit von 1.300 \u00b5S\/cm wurden 120 L\/h Permeat mit einer CSB-Konzentration von 20 mg O2\/L (entsprechend 97,5% CSB-R\u00fcckhaltequote) und einer Leitf\u00e4higkeit von 100 \u00b5S\/cm erhalten, das in der F\u00e4rberei uneingeschr\u00e4nkt eingesetzt werden kann. In regelm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden (einmal t\u00e4glich bei einem 24-Stunden-Betrieb) war eine chemische Reinigung (Dauer 1 Stunde) durchzuf\u00fchren. Periodisch alle 30 Minuten erfolgte eine R\u00fccksp\u00fclung (30 Sekunden) und gleichzeitige Ausschleusung von Konzentrat.\nVon dem Abwasser aus Polyamidf\u00e4rbungen konnten auf diese Weise 90% und von dem Abwasser aus der Polyesterf\u00e4rberei 60% gereinigt und als Recyclingwasser wieder verwendet werden. Damit wurde das gesteckte Ziel zumindest f\u00fcr das Abwasser aus der Polyamidf\u00e4rberei erreicht. Das erheblich st\u00e4rker belastete Abwasser aus der Polyestergarnf\u00e4rberei erfordert einen h\u00f6heren Reinigungsaufwand, wenn die Recyclingquote gr\u00f6\u00dfer 60% sein soll. Aus der Einsparung an der Ressource Grundwasser ergibt sich der \u00f6kologische Vorteil des Verfahrens. Der f\u00fcr den Betrieb der Membrananlage erforderliche elektrische Strom tr\u00e4gt jedoch zu einer Mehrbelastung in der Kategorie Klimaver\u00e4nderung bei. Aus betriebswirtschaftlicher Sicht ergibt sich insgesamt ein \u00dcberschuss, der mit einer Amortisationszeit der Anlage von 2,6 Jahren verbunden ist.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nEine Ver\u00f6ffentlichung der Ergebnisse in der Zeitschrift Korrespondenz Wasser Abfall ist geplant. Die Universit\u00e4t wird die Ergebnisse auf Fachtagungen bei Vortr\u00e4gen zum prozessintegrierten Umweltschutz vorstellen.\n\n\nFazit\n\nDer Dolomitfilter als Vorstufe erm\u00f6glicht eine einstufige Membranfiltration, die als Umkehrosmose (Wickelmodul) ausgelegt ist. Das Filtrat weist eine Beschaffenheit auf, die neben der Wiederverwendung f\u00fcr F\u00e4rbeprozesse auch andere Einsatzzwecke erlaubt, so beispielsweise zur Luftbefeuchtung in der Spinnerei. Die Recyclingquote ist gr\u00f6\u00dfer 50%. Weder Silikonavivagen noch Fluorcarbonharzdispersionen hatten negative Auswirkungen auf das Ergebnis.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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