Projekt 15875/02

Technische Umsetzung der biologischen Textilabwasserbehandlung mit vorgeschalteter Anaerob-Stufe

Projektträger

Drews Meerane GmbH
Äußere Crimmitschauer Str. 80
08393 Meerane
Telefon: 03764/571-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die deutsche textilerzeugende Industrie produziert jährlich etwa 80 Mio. m3 Färbereiabwässer. Als Hauptverursacher einer hohen Farbigkeit des Sammelabwassers gelten reaktive Azofarbstoffe. Trotz ihrer hohen Wasserlöslichkeit und ihrer geringen Molekülgröße sowie der Erkenntnis das Azofarbstoffe einem aeroben Abbau widerstehen, ist es heute noch immer einschlägige Praxis, diese Verbindungen durch konventionelle Techniken, wie z.B. das Belebtschlammverfahren sowie durch Zugabe von teuren Flockungs- und Fällungschemikalien im Abwasser zu verringern bzw. aus dem Abwasser als Feststoff abzuscheiden und diesen dann als Restmüll zu entsorgen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUm Abwässer der Textilveredelungsindustrie wieder in den Produktionsprozess zurückzuführen, entwickelte das Institut für Bioverfahrenstechnik der TU Braunschweig in den letzten Jahren ein Verfahren zum Wasserrecycling. Mit einem zweistufigen Anaerob-Aerob-Verfahren konnte in Grundlagenuntersuchungen exemplarisch der vollständige biologische Abbau des Azofarbstoffs mit einer fakultativ anaeroben Mischkultur unter Zugabe von biologisch leicht abbaubaren Auxiliarsubstraten gezeigt werden. Da die externe Zugabe von teuren Auxiliarsubstraten für die technische Realisierung unökonomisch und nicht praktikabel ist, wurden Untersuchungen mit verfügbaren betriebsinternen Auxiliarsubstraten zur Entfärbung von praxisrelevanten Färbereiabwässern durchgeführt. Da das aufbereitete Recyclingwasser in allen Produktionsanlagen Einsatz finden soll, wurden die biologischen Stufen um eine chemisch-oxidative Prozessstufe mit Hilfe von Ozon oder der Kombination aus Ozon und Wasserstoffperoxid erweitert. Die chemische Oxidation wird dabei ausschließlich zur Restentfärbung des Recyclingwassers eingesetzt, weshalb der chemischen Oxidation eine Membranfiltration zur Feststoffabscheidung vorgeschaltet ist. Innerhalb der in den letzten Jahren durchgeführten Untersuchungen wurden unterschiedliche Reaktionsführungsvarianten, u.a. mehrstufig durch Hintereinanderschaltung biologischer und chemischer Prozessstufen aber auch zeitlich hintereinandergeschaltet im Sinne eines Sequencing Batch Prozesses, eingehend untersucht, die wissenschaftlichen Grundlagen der Reaktionsführungsstrategien erarbeitet und die Praxistauglichkeit dieses Verfahrens unter Beweis gestellt.


Ergebnisse und Diskussion

Der Teilveredelungsbetrieb veredelt vorwiegend Gewebe und Gestricke. Etwa 80% der Metrage wird mit Reaktivfarbstoffen auf Azofarbstoffbasis bedruckt oder gefärbt. Insgesamt werden auf diese Weise jährlich ca. 12 Mio. Meter Web- und Strickware vorbehandelt, gefärbt, bedruckt und ausgerüstet. Dabei fallen etwa 1.300 - 1.500 m3 farbiges Abwasser pro Tag an. Im Vorfeld zur technischen Umsetzung wurde in einer Machbarkeitsstudie (AZ 15875/1) ein Wasserrecyclingpotential von etwa 40% ermittelt. In der technischen Anlage werden nunmehr in zwei Behandlungssträngen ein Abwasser- und ein Recycling-strom getrennt voneinander behandelt; im Strang für den Recyclingstrom werden täglich ca. 865 m3/d, das entspricht etwa 60% der gesamten Abwassermenge, behandelt, im Abwasserstrang werden ca. 575 m3/d, etwa 40% des gesamten Abwasseraufkommens aufbereitet. In jedem Behandlungsstrang gelangt der Teilstrom zunächst in eine Anaerobstufe, in der die Farbstoffe unter anaeroben Bedingungen reduk-tiv gespalten werden, so dass eine Entfärbung erreicht wird. In einer nachfolgenden Behandlungsstufe werden die Spaltprodukte und weitere organische Abwasserinhaltsstoffe biologisch-aerob abgebaut. Die dabei produzierte Überschussbiomasse wird über einen Parallelplattenabscheider abgeschieden und in die vorgeschaltete anaerobe Stufe rückgeführt. Während der Abwasserstrom auf die Grenzwerte der Einleitegenehmigung aufgereinigt und an die kommunale Kläranlage abgeleitet wird, wird der Recyclingstrom für qualitativ hochwertige Färbeprozesse einer chemischen Restentfärbung unterzogen. Zu die-sem Zweck wird das Wasser zur Erzeugung eines bakterien- und schwebstofffreien Prozesswassers in einer der chemischen Stufe vorgeschalteten Belebungsstufe mit getauchten Hohlfasermodulen mikrofiltriert.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die grundlegenden biologischen und bioverfahrenstechnischen Arbeiten wurden von 1980 - 1992 in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr.-Ing. Hempel an der Uni Paderborn erarbeitet. Ab 1995 wurden die Forschungsarbeiten innerhalb eines DBU-Projektes zum Wasserrecycling beispielhaft an hoch konzentrier-ten Färbereiabwässern ausgeweitet. Das in diesem Forschungsprojekt ausgearbeitete biologische Anaerob-Aerob Verfahren wurde bzw. wird auf der Achema 1997, 2000 und 2003 in Frankfurt am Main sowie auf dem Colloquium Produktionsintegrierter Umweltschutz - Abwässer der Textilindustrie in Bremen und dem 9. Kolloquium des Sonderforschungsbereichs Biologische Behandlung industrieller und gewerblicher Abwässer an der TU Berlin vorgestellt. Die innerhalb des Demonstrationsprojektes erzielten Ergebnisse wurden im Oktober 2002 auf der 27. Sitzung der Arbeitsgruppe Abwassertechnische Vereinigung bei der Drews Meerane GmbH präsentiert. Im November 2002 wurden die am Projekt beteiligten Verantwortlichen, Prof. Dr.-Ing. Hempel, Priv.-Doz. Dr. Krull und Dipl.-Ing. Döpkens, mit dem 18. Technologietransferpreis der IHK Braunschweig ausgezeichnet.Im Rahmen der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden bisher vier Patente erteilt.


Fazit

Durch diese innerbetriebliche Abwasserbehandlung ist der Ausbau bzw. die Erweiterung der erst im Jahre 1997 in Betrieb genommenen Verbandskläranlage nicht mehr notwendig. Die freiwerdenden Behandlungskapazitäten können für weitere, noch nicht angeschlossene Gemeinden im Verbandsgebiet genutzt werden. Der Betrieb setzt durch seine produktionsintegrierte Behandlung von Abwasserteilströmen die Schließung von Stoffkreisläufen um und spart dadurch Abwassergebühren ein. Wirtschaftlich arbeitet die Anlage bereits ab einer Wasserrückführungsquote von ca. 26% bei einem jährlichen Abwasseraufkommen von 331.200 m3. Bei dieser Quote wird der erhöhte Behandlungsaufwand durch Einsparung an Abwasserabgaben gerade kompensiert. Das heißt bei der derzeitig durchgeführten Wasserrückführungsquote von 60% rechnet sich die Wasserrecyclinganlage deutlich gegenüber den konventionellen End-of-pipe-Abwasserbehandlungsverfahren. Durch die innerbetriebliche Teilstrombehandlung und der partiellen Wasserrückführung in den Veredlungsbetrieb kann weiterhin Frischwasser eingespart und darüber hinaus die Färbekapazität erhöht werden.