Nutzung des im Abwasser aus bestimmten Textilveredelungsprozessen enthaltenen Kohlenstoffes zur Biogasgewinnung

Aktenzeichen 26808/01
Zusammenfassung / Abstract:
Abschlussbericht: DBU-Abschlussbericht-AZ-26808.pdf (3.08 MB)
Projektträger: Agraferm Technologies AG
Färberstr.7
85276 Pfaffenhofen
weitere Projekte aus der Umgebung
Telefon: 084418086-112
Internet: http://www.agraferm.de
Bundesland: Nordrhein-Westfalen
Beschreibung:
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes ist die Zusammenführung ausgewählter Abwässer und Abfälle aus der Textilherstellung in einer Biogasanlage und die Nutzung des dabei entstehenden Brennstoffes Methangas im Textilwerk. Die Stoffe, die mit dem Abwasser oder als Abfall in die Anlage eingebracht werden, sollen hinsichtlich ihrer Eignung nach den entsprechenden Kriterien untersucht und durch Optimierung der Veredelungsprozesse in eine optimale Konsistenz überführt werden. Hierbei soll die Energie und Wassereffizienz besonders Berücksichtigung finden. Neben der energetischen Nutzung des Biogases wird als weiteres Ergebnis eine Entlastung der kommunalen Kläranlage durch eine geringere CSB-Fracht erwartet. Knapper werdende Ressourcen sollen durch Umsetzung dieses Konzeptes, welches auf Energieeffizienz sowie Nutzung industrieller Abwässer und Abfälle beruht, erheblich kompensiert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUntersuchungen sind vorgesehen zur
- Vor-Analysen der Stäube, Fasern und des Abwassers (Laboranalytik bzw. Gärversuche)
- Analyse von Makro,- Mikronährstoffen und Hemmstoffen (Laboranalytik)
- Analyse aller relevanten biologischen, chemischen sowie physikalischen Parameter der Abwässer (CSB, Leitfähigkeit, pH usw.)
- Gärtests zu Stärke- und Celluloselösungen sowie zu diversen Abwässerströmen aus dem laufenden Betrieb (3-facher batch Ansatz im Labor)
- Optimierung der Raumausbeute, Nährstoffe, Verweildauer
- Analyse des Gärrestes aus der Anlage zur Wieder- bzw. Weiterverwendung (Analytik nach DüMV)
- Bilanzierung des Biogases
- Optimierung der Veredelungsverfahren, eventuell Aufkonzentrierung, Wasserrecycling, Bildung in-terner Kreisläufe
- Betrieblichen Vorbehandlung bestimmter Abwässer
- Untersuchung der Wärmerückgewinnung und zu Wärmenutzungskonzepten
Die ökologische/ökonomische Betrachtung wird in einem Abschlussbericht zusammengefasst.


Ergebnisse und Diskussion

Ziel des Projektes ist die Zusammenführung ausgewählter Abwässer und Abfälle aus der Textilherstellung in einer Biogasanlage und die Nutzung des dabei entstehenden Brennstoffes Methangas im Textilwerk. Die Stoffe, die mit dem Abwasser oder als Abfall in die Anlage eingebracht werden, sollen hinsichtlich ihrer Eignung nach den entsprechenden Kriterien untersucht und durch Optimierung der Veredelungsprozesse in eine optimale Konsistenz überführt werden. Hierbei soll die Energie und Wassereffizienz besonders Berücksichtigung finden.
Im Rahmen dieses ersten Teilprojektes wurden Abwasserteilströme des Textilbetriebes ausgewählt. Die Abwässer wurden zu üblichen chemischen und physikalischen Abwasserparametern und zu den Makro-, Mikronährstoffen und Hemmstoffen sowie über Laborgärtests im Batchbetrieb nach VDI 4630 zur Biogasentwicklung untersucht. Gleichzeitig wurden ausgewählte Veredelungsverfahren im Textilbetrieb hinsichtlich der Wassermenge und der CSB-Konzentration optimiert.
Es konnte gezeigt werden, dass es grundsätzlich möglich ist, den Kohlenstoff der im Abwasser der Textilveredelung von Baumwollgeweben mit den Schritten Sengen/Imprägnieren mit Enzym zum Abbau der Stärkeschlichte, Auswaschen der abgebauten Stärkeschlichte und der nachfolgenden Auswäsche der oxidativen Bleiche, bzw. einem neuartigen Extraktionsverfahren zur oxidativen Entschlichtung enthaltenen, gelösten organischen Verbindungen zu Biogas umzuwandeln. Bei der Vergärung des Abwassers aus der Imprägnierung nach der Senge sowie von der Auswäsche der oxidativen Bleiche wurden Hemmstoffe auf den anaeroben Abbau der Abwässer gefunden. Das Zusammenführen hemmend wirkender Stoffe aus dem Netz-/Waschbad nach der Senge und von der Bleichwäsche sowie der verminderte Einsatz von Tensiden und chemischen Hilfsstoffen, wie mit der neuen Verfahrensweise eines Ex-traktionsverfahrens zur oxidativen Entschlichtung ergeben, hat zu der erwünschten Verbesserung der Abbaubarkeit der organischen Fracht geführt. Das Biogaspotenzial der Abwässer mit ca. 230 L/kgoTS liegt im Bereich der Einsatzstoffe. Für einen möglichst optimalen und auch wirtschaftlichen Betrieb einer Biogasanlage ist jedoch eine weitergehende Aufkonzentrierung der Abwässer erforderlich. Auch cellulosische Faserreste und Stäube, die bei Spinn- und Webprozessen sowie bei der mechanischen Vorbehandlung von cellulosischen Textilien anfallen, eignen sich für die Mitverwendung im Gärprozess.

Eine erste Auslegung einer Anlage zur Biogaserzeugung konnte für eine Mischung von Abwasser aus der Vorbehandlung und Cellulosestäuben bzw. -fasern aus der Textilherstellung mit einem Gasbildungspotential von 619 Nm³/toTS, 58% CH4 für Staub und 654 Nm³/toTS, 58% CH4 für Abwasser vorgenommen werden. Für einen vollstufig ausgelasteten Textilbetrieb ergab sich bei einem CSB-Frachtzulauf zur Biogasanlage von 270 t/Jahr neben einer (z. B. als Dampf) thermisch nutzbaren Biogas-Menge von 165 MWh/a und der Rückführung von warmem Wasser für die Produktion mit einem Wärmeinhalt von ca. 250 MWh/a auch eine direkte Strommenge von 415 MWh/a als Potenzial, das einer Einsparung von ca. 20% des bisherigen Energiebedarfes des betrachteten Textilunternehmens (ohne Nutzung der möglichen Einsparpotenziale durch Prozessoptimierung) entspricht. Ein weiteres Entlastungspotenzial ergibt sich aus der nicht mehr dem Klärwerk zugeführten Fracht, die als CSB-Fracht des Betriebes ca. 60% entspricht.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Eine Veröffentlichung der Ergebnisse ist erst nach Abschluss des zweiten Teilvorhabens vorgesehen.


Fazit

Das stärkehaltige Abwasser aus der Vorbehandlung von Baumwollwebwaren eignet sich gut für die Erzeugung von Biogas und liefert auch einen wirtschaftlich interessanten Gasertrag. Mit zunehmendem Anteil an synthetischen Schlichtemitteln nimmt erwartungsgemäß der Gasertrag ab. Weitere Teilströme der Textilveredelung, die mit hohen CSB-Frachten verbunden sind, sind in die Untersuchungen im Rahmen des zweiten Teilvorhabens einzubeziehen, das anhand einer kleinen Versuchsanlage den Zusammenhang zwischen Art und Konzentration der organischen Stoffe und Gasertrag beim kontinuierlichem Zulauf des ausgewählten Abwassers zum Biogasreaktor und die mit wechselnder Zusammensetzung des Abwassers einhergehende Veränderung der Bedingungen untersuchen soll. Auf der Basis der Ergebnisse ist dann ein Konzept für den betrieblichen Einsatz des im Abwasser der Textilveredlung enthaltenen gelösten Kohlenstoffs zur Biogaserzeugung und Nutzung des Biogases und der Wärme für den Betrieb zu entwickeln.

Förderzeitraum: 14.08.2009 - 21.05.2012 (2 Jahre und 9 Monate)
Fördersumme: 71.500,00
Förderbereich: I.1.2
Themengebiet: Umwelttechnik
Stichworte: Umweltforschung, Klimaschutz, Umwelttechnik
Publikationen:
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