Projekt 14438/01

Bau und Betrieb einer Demonstrationsanlage zur Wasserkreislaufschließung, Verminderung von Abwassermenge und Abwasserfracht und Wertstoffgewinnung in einem mittelständischen Molkereibetrieb

Projektträger

De Lucia Italienische Feinkostspezialitäten GmbH
Raiffeisenstr. 3
46359 Heiden
Telefon: 02867/9735-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Nahrungsmittelindustrie gehört zu den Hauptquellen umweltrelevanter Emissionen. Es fallen Abwässer mit hohen Gehalten an organischen Verbindungen und Geruchsemissionen an. Darüber hinaus entstehen häufig feste und pastöse Rückstände. Die Abwasser- und Abfallproblematik wird häufig durch End-of-pipe-Techniken angegangen - Verwertungstechniken sind bislang kaum verbreitet. In Deutschland werden jährlich in etwa 430 Betrieben ca. 26,4 Mio. t Milch verarbeitet. Dabei anfallende 40 Mio. m3 Abwasser entsprechen einer jährlichen CSB-Fracht von 100.000 t und einer BSB5-Fracht von 60.000 t. Für einen Molkereibetrieb, der italienische Käsespezialitäten produziert, sollte die Abwasserfracht deutlich reduziert werden. Beispielhaft sollte gezeigt werden, dass es möglich ist, durch Ultrafiltration die Schadstofffracht einzelner Abwasserströme um 50 - 70 % zu reduzieren, Prozesswasser aufzubereiten und die Ausbeute an Wertprodukten zu erhöhen. Es sollten die Stoffströme eines Molkereibetriebes ana-lysiert werden. Ein Prozesswasserbehandlungssystem basierend auf Ultrafiltration sollte mit einer Demonstrationsanlage umgesetzt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZunächst erfolgte eine Analyse der vorhandenen Stoffströme mit der Bewertung derselben. Darauf aufbauend wurde ein Gesamtkonzept zur Schließung von Wasserkreisläufen, einer veränderten Abwasserbehandlung sowie zur Reduzierung des Dampf- und Energieverbrauchs erstellt. Sowohl zur Schließung von Wasserkreisläufen als auch in Teilbereichen der Abwasserbehandlung wurde die Unterdruck-Ultrafiltration in einer Demonstrationsanlage/Pilotanlage angewendet. Auf Grundlage der erzielten Ergebnisse wurde der Prozess optimiert. Abschließend erfolgte eine Bewertung der Ergebnisse sowie der Praxistauglichkeit des Konzepts. Das Projekt wurde von einem wissenschaftlichen Beirat begleitet.


Ergebnisse und Diskussion

Die belastenden Stoffe im Molkereiabwasser bestehen fast ausschließlich aus Milch- und Milchfolgeprodukten. Diese lassen sich aufkonzentrieren und einer landwirtschaftlichen oder energetischen Verwertung, z.B. in Biogasanlagen, zuführen. Dadurch gelangen wesentlich weniger belastende Stoffe mit dem Abwasser in die Kläranlage. Es wurde die Anwendbarkeit der Ultrafiltration für diese Aufkonzentration demonstriert, die vom Energieeintrag her deutlich günstiger als z. B. die Umkehrasmose oder die Eindampfung ist.

Durch verschiedene Maßnahmen konnte der Abwasseranfall um 8 Prozent und die Abwasserfracht um 37 Prozent reduziert werden. Die Reduktion der CSB-Fracht behandelter Wasserströme um durchschnittlich 60-70 % erfüllt die Zielvorgaben des Projektantrages.

Durch die Installation der Unterdruck-Ultrafiltration zur Konzentrierung der Molke bei der Ricottaproduktion konnten erhebliche Mengen an Abwasser und Heizenergie eingespart werden.
Die technische Machbarkeit des Kühlwannenwasserrecycling konnte gezeigt werden. Die Organikbelastung der Kühlbadflüssigkeit konnte durch Ultrafiltration weitestgehend entfernt werden. In Kombination mit einer Feinstfiltration (Polizeifilter) wurde die für Trinkwasser zulässige Keimzahl um den Faktor 10 unterschritten. Inwieweit diese Prozesswasserpflege den Vorschriften der TVO unterliegt, muss zunächst geklärt werden. Diskutiert wird die Notwendigkeit zur Aufbereitung von Prozesswasser zu Trinkwasser für solche Prozessbäder, die in der Produktion wieder eingesetzt werden. Dabei ist auszuschließen, dass das aufbereitete Prozesswasser die Sicherheit und Gesundheit der Lebensmittel beeinträchtigt. Auf eine originäre Wiedernutzung des gereinigten Kühlwassers im Produktionsprozess oder als Spülwasser wurde zunächst verzichtet.
Die erzeugten Konzentrate zeigen in Einzelgärversuchen eine gute Vergärbarkeit und eignen sich als Co-Substrat in der Erzeugung von Biogas.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Teilergebnisse wurden im Rahmen von Vorträgen und Publikationen präsentiert:
- Wirtschaftliche Maßnahmen und Technologien zur Wassereinsparung in der Lebensmittelindustrie: Getränkeherstellung, Milch- und Fleischverarbeitung; Kapitel 6: Milchverarbeitung; chip GmbH & Zentrum für Entsorgungstechnik und Kreislaufwirtschaft; November 2001
- Abwasserreduzierung in Molkereibetrieben; Dipl.-Ing. (FH) Maik Geerken, Dipl.-Ing. Josef Robert; Deutsche Molkerei Zeitung; B 2255 D; April 2002; S. 23-26
- Vortrag Wassereinsparung in der Lebensmittelindustrie im Rahmen der Ringvorlesung des Studienganges Umwelttechnik und Ressourcenmanagement; Dipl.-Ing. Josef Robert; Ruhr-Universität Bochum; 28. Mai 2002
- Vortrag Water Re-use In Practice: closed loop in food industry, waste water reduction in composting plants, municipal waste water re-use for irrigation purposes; Dipl.-Ing. Maruan Issa; Euro-Arab 2002; 10.
- 12.10.2002; Rostock
Weitere Vorträge und Veröffentlichungen sind geplant.


Fazit

Die stark zunehmende Anzahl von Biogasanlagen in Deutschland eröffnet die Möglichkeit, belastete Abwässer der Lebensmittel- und Molkereiindustrie zu verwerten. Voraussetzung ist eine betriebssichere und kostengünstige Konzentrierung der organischen Abwasserinhaltsstoffe.
Die Unterdruck-Ultrafiltration hat sich als geeignete Methode zur Konzentrierung von Teilströmen von Molkereiabwasser und -prozesswasser herausgestellt. Eine Minderung der CSB-Werte um ca. 70 % ist möglich.
Die Unterdruckbetriebsweise bringt neben der Erhöhung der Filtrationsleistung deutliche Vorteile hinsichtlich der Filterstabilität. Sie ist steigert grundsätzlich die Effektivität der Ultrafiltration und soll nach Projektbeschluss auch an anderen Anlagen getestet und bewertet werden.

Übersicht

Fördersumme

112.484,21 €

Förderzeitraum

01.04.2000 - 31.03.2002

Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Schlagwörter

Klimaschutz
Landnutzung
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik