Projekt 07929/01

Optimierung der Kreislaufführung von Abwasser aus der Kalksandsteinindustrie mittels biologischer Reinigung

Projektträger

Forschungsgemeinschaft Kalk und Mörtel e. V.
Postfach 51 05 05
50941 Köln
Telefon: 0221/934674-

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Betrieb einer biologischen Kläranlage im Rahmen eines Pilotprojektes für die anfallenden Abwässer aus
der Kalksandsteinindustrie und artverwandten Industrien mit dem weiteren Ziel:
- Verminderung der Grundwasserförderung
- Verminderung des Energieeinsatzes
- Verminderung der Salzfrachten
- Umweltfreundliche Neutralisation mit Rauchgasen
- Rückführung der Überschußschlämme in den Rohstoff Sand.
Parallel dazu wurden Untersuchungen der Reinigungsleistung von unbelüfteten Teichanlagen in zwei anderen Kalksandsteinwerken durchgeführt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDer beantragte Untersuchungsumfang wurde folgendermaßen aufgeteilt:
1. Inbetriebnahme und Optimierung der Pilotkläranlage bei Betrieb eines internen Kondensatkreislaufes ( Okt. 96 - Sept. 97 ) - Abschlußbericht Teil A
2. Betrieb der Pilotkläranlage bei gleichzeitigem Probebetrieb eines externen Kondensatkreislaufes ( Okt. 97 - April 98 ) - Abschlußbericht Teil A
3. Untersuchung des Einflusses der Rückführung von Überschußschlamm in das Kalksandsteinprodukt - Abschlußbericht Teil B
4. Untersuchung des Reinigungsverhaltens biologischer Abwasserteichsysteme, Abschlußb. Teil B


Ergebnisse und Diskussion

Abschlußbericht Teil A
Anfang Oktober 1996 wurde die erste großtechnische Anlage zur biologischen Reinigung von Abwässern aus der Kalksandsteinindustrie in Betrieb genommen. Die Errichtung dieser Pilotkläranlage wurde von den Vestischen Hartsteinwerken Schencking AG in Greven finanziert und war die Vorraussetzung für die dargestellten Untersuchungen. Es handelt sich um eine diskontinuierliche biologische Kläranlage nach dem Belebtschlammverfahren ( Sequencing-Batch-Reaktor ) mit nachgeschaltetem Schönungsteich.
Schon nach kurzer Betriebsdauer wurden die Erwartungen in Bezug auf Betriebssicherheit, Flexibilität und Reinigungsleistung erfüllen. Die Ablaufwerte genügten zu jeder Zeit den Mindestanforderungen gemäß Anhang 26 der Rahmen-AbwasserVwV.
Zu Beginn des Untersuchungszeitraumes wurde ein interner Kondensatkreislauf zur Wiederverwertung des anfallenden Kondensates betrieben. Das in den Härtekesseln anfallende, 90 oC heiße Kondensat wurde über einen Kiesfilter, einen H+ - und einen Na+ - Tauscher so aufbereitet, daß es - im Verhältnis 60/40 mit enthärtetem Frischwasser gemischt - wieder als Kesselspeisewasser verwendet werden konnte.
Dieses Verfahren ist mit einem relativ hohen Verbrauch an Salzsäure für die Regeneration des eingesetzten H+ - Ionentauschers verbunden. Dies führt zu hohen Chloridgehalten im Regenerierabwasser.
Deshalb wurde eine alternative Kondensataufbereitung, bei der die Ionentauscher durch die Abwasserreinigungsanlage und Neutralisation der Kondensate mit Rauchgas ersetzt wurden, erprobt.
Die Aufbereitung des biologisch gereinigten, neutralisierten Kondensates war aufgrund des Bakterien- und Algengehaltes trotz des eingesetzten Kiesfilters, der regelmäßig unter Zuhilfenahme von H2O2 gespült wurde, nicht ausreichend. Nach Beendigung des mehrmonatigen Probebetriebes konnte festgestellt werden, daß sich durch den Betrieb des externen Kondensatkreislaufes signifikante Mehraufwendungen an Energie, Frischwasser und Arbeitszeit, aber auch Einsparungen an Salzsäure ergeben haben.
Die im Rahmen dieses Forschungsvorhabens eingesetzten Wärmetauscheranlagen können zukünftig für die Abkühlung des Heißkondensates vor den Ionentauschern genutzt werden. So könnte die Standzeit der Ionentauscherharze verlängert werden.
Der hohe Salzsäureverbrauch für die Regeneration des H+ -Tauschers, könnte reduziert werden, wenn der pH-Wert des Kondensates vor der Aufbereitung abgesenkt würde. Diese Vorneutralisation wäre nach heutigem Kenntnisstand unter Nutzung des Rauchgases aus der Dampferzeugung möglich.
Weiterer Forschungsbedarf besteht hinsichtlich der Weiterverarbeitung der anfallenden Regenerate und Kesselwässer. Diese können nicht in der Produktion wiederverwendet werden.

Teil B
Teil B des Abschlußberichtes beschreibt die Untersuchungen zur Verwertung des beim Betrieb von biologischen Abwasserreinigungsanlagen in drei Kalksandsteinwerken anfallenden Überschußschlammes und deren Einfluß auf die Qualität von Kalksandsteinen sowie das Reinigungsverhalten von Abwasserteichanlagen in zwei Kalksandsteinwerken.
Unter Verwendung von Überschußschlamm aus der Pilotkläranlage und aus Absetzteichen zweier anderer KS-Werke wurden unter Ansatz praxisüblicher Herstellparameter Kalksandstein-Laborprüfkörper produziert und unter baustofftechnischen Gesichtspunkten untersucht. Die Anforderungen der DIN 106 Teil 1 an die physikalischen Kennwerte von Kalksandsteinen werden in jedem Falle sicher eingehalten. Bei Zugabe relativ großer Mengen an Überschußschlamm zur KS-Rohmasse werden an Kalksandsteinen Ausblühungen und Verfärbungen festgestellt. Der chemische Sauerstoffbedarf des Härtekesselkondensats ist bei Zugabe von Überschußschlamm zur KS-Rohmischung erhöht.
Die Untersuchung der biologischen Abwasserteichanlagen in zwei Kalksandsteinwerken über einen Zeitraum von ca. 3 Jahren hat ergeben, daß die Reinigungsleistung dieser Anlagen für die biologische Behandlung der in diesen KS-Werken anfallenden Abwässer ausreichend ist. Die Anforderungen des 26. Anhangs der Abwasserverwaltungsvorschrift wurden sicher eingehalten.
Die Anwendung der im Rahmen dieser Untersuchungen ermittelten Erkenntnisse auf die Produktionsbedingungen in Kalksandsteinwerken muß in jedem Einzelfall unter Berücksichtigung werksspezifischer Gegebenheiten durch eingehende Voruntersuchungen geprüft werden. Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse sind betriebsspezifisch und sind nicht unmittelbar übertragbar auf andere Werke der KS-Industrie.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Untersuchungsergebnisse sind der Fachöffentlichkeit durch die Seminare für Meister und Betriebsleiter der Kalksandsteinindustrie durch qualifizierte Fachreferenten detailliert erläutert worden. An den sog. Meisterseminaren, die turnusmäßig im Abstand von ca. 3 Jahren stattfinden, haben im Frühjahr 1998 insgesamt 245 Meister und Betriebsleiter aus nahezu allen Kalksandsteinwerken sowie Fachreferenten teilgenommen. Die Zwischenergebnisse zur biologischen Abwasserreinigung sind sinngemäß in das Handbuch zur Herstellung von Kalksandstein aufgenommen worden. Das Handbuch liegt in allen produzierenden Mitgliedsunternehmen sowie der Kalk- und Ausrüsterindustrie der Kalksandsteinbranche zur Verwendung vor.


Fazit

Die für dieses Forschungsprojekt errichtete Pilotkläranlage zur Reinigung der Kalksandsteinabwässer hat alle Erwartungen erfüllt. Das gleiche gilt für die Anlage zur Neutralisation der Abwässer mit Rauchgasen. Auch biologische Abwasserteichsysteme sind für die Reinigung von Kalksandsteinabwässern geeignet. Eine Rückführung der Überschußschlämme aus der biologischen Abwasserreinigung in die Kalksandsteinfertigung ist unter bestimmten Vorraussetzungen möglich. Das Forschungsprojekt ist insgesamt erfolgreich verlaufen und hat wichtige Ergebnisse für den praktischen Betrieb für Abwasserbehandlungsanlagen in der Kalksandsteinindustrie geliefert.