Projekt 10890/01

Realisierung eines geschlossenen Wasserkreislaufes am Beispiel der Textilveredlung durch Mikrofiltration des biologisch behandelten Abwassers und dessen Wiederverwendung als Prozeßwasser

ProjekttrÀger

Fiedler Maschinenbau und Technikvertrieb GmbH
Dresdner Str. 76c
01877 SchmöllnZielsetzung und Anlass des Vorhabens In einem Langzeitversuch soll unter Praxisbedingungen Abwasser aus der Textilveredlung in einer Abwasserreinigungsanlage, bestehend aus einer biologischen Reinigungsstufe und einer Crossflow-Mikrofiltration, gereinigt und als Brauchwasser wieder in die Prozesse zur Textilveredlung zurĂŒckgefĂŒhrt werden. Ziel ist es, das bisher dem Grundwasser entnommene und fĂŒr die Prozesse und zum KĂŒhlen verwendete Prozesswasser weitgehend durch gereinigtes Abwasser zu ersetzen (Wasserkreislauf) und in einer ökologischen und ökonomischen Bilanzierung zu bewerten. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie fĂŒr die Praxisversuche vorgesehene Pilotanlage wird in ihrer KapazitĂ€t auf die vorgesehenen FĂ€rbeprozesse und -anlagen eingerichtet. Vorgesehen ist eine BewuchstrĂ€gerbiologie mit anschließender Mikrofiltrationsanlage. Das Retentat wird wieder in die Biologie zurĂŒckgefĂŒhrt. Das Filtrat wird als gereinigtes Abwasser in die Textilveredlungsprozesse weitergeleitet. Geplant ist ein einjĂ€hriger kontinuierlicher Pilotbetrieb. Damit sollen saisonale Schwankungen in der Textilproduktion sowie jahreszeitliche EinflĂŒsse BerĂŒcksichtigung finden und die Bedingungen fĂŒr eine automatische und wartungsfreundliche Betriebsweise der KleinklĂ€rwerkstechnik mit online-Kontroll- und Steuertechnik untersucht werden. Das Untersuchungsprogramm umfasst eine Abwasser- und Prozesswasseranalytik, Laboruntersuchungen und Simulationen zur Verwendung von gereinigtem Abwasser, das bestimmte Schadstoffanteile und Salze enthĂ€lt, in empfindlichen FĂ€rbe- und Veredlungsprozessen. Änderungen in Verfahrensablauf und ProzessfĂŒhrung werden im Rahmen eines QualitĂ€tsmanagements erfasst. Die in den Praxisversuchen eingesetzten Textilien werden zu typischen, möglicherweise geĂ€nderten QualitĂ€tsmerkmalen beurteilt. Abschließend wird eine ökologische und ökonomische Wertung der Ergebnisse vorgenommen, die eine Darstellung der Möglichkeiten und Grenzen einer breiten Anwendung dieses Konzeptes enthalten soll. Ergebnisse und Diskussion Die Versuchsanlage wurde ein Jahr unter realistischen Bedingungen betrieben. Das Abwasser bestand zu mehr als 95% aus Abwasser aus der Textilveredlungsproduktion. Der Anteil an SanitĂ€rabwasser lag bei 1%. Das Abwasser hatte folgende Beschaffenheit: meist stark farbig, mittlerer Geruch (nach Tensi-den), CSB: durchschnittlich 650 mg/L, : durchschnittlich 220 mg /l, CSB/BSB-VerhĂ€ltnis: 3:1 bis 5:1, pH-Bereich: 6,3 bis 13,5, LeitfĂ€higkeit: durchschnittlich 2,8 mS/cm, Temperatur: 10 bis 36,6°C. Die Belastung der Anlage wurde schrittweise von anfĂ€nglich 1,2 /h (18,7 kg CSB/d) auf 3,6 /h (56,2 kg CSB/d) gesteigert. Der biologische Teil der Abwasserreinigungsanlage bestand aus einer dreistufigen Scheibentauchkörperanlage mit nachgeschalteter Sedimentation (Dortmundtrichter). Die effektiven BewuchstrĂ€gerflĂ€chen waren 1.200 in der ersten und je 600 in der zweiten und dritten Stufe. Überschussschlamm sowie sedimentierbare Stoffe wurden in der NachklĂ€rung abgetrennt. Die anfangs insbesondere bei ProduktionsstillstĂ€nden, beispielsweise am Wochenende eingerichtete SchlammrĂŒckfĂŒhrung (innerer Kreislauf) erwies sich als ungeeignet, um die Leistung der biologischen Stufe aufrecht zu erhalten. Witterungsbedingt musste die komplette Pilotanlage zweimal vollstĂ€ndig entleert und stillgelegt werden. Auch nach lĂ€ngeren Unterbrechungen konnte bei erneutem Feedeinfluss zur biologischen Reinigungsstufe keine Abnahme in der Leistung gegenĂŒber dem kontinuierlichen Betrieb festgestellt werden. Die biologische Abwasserreinigungsanlage fĂŒhrte unabhĂ€ngig von den Produktionsschwankungen stabil zu einem vollstĂ€ndigen Abbau, mit Ablaufwerten unter 10 mg/L. Auch bei einem CSB/ -VerhĂ€ltnis von 3,5:1 konnte ein nicht erwarteter CSB-Abbau von 70% erzielt werden. Mehrmals kam es zur Einleitung von stark alkalischen AbwĂ€ssern in die Kaskaden der Scheibentauchkörperanlage. In einer Extremsituation lag der pH drei Tage kontinuierlich ĂŒber pH 11, mit Spitzenwerten bis pH 13,8. Es kam zu vermehrtem Schlammabtrieb. Es blieb jedoch genĂŒgend Biomasse erhalten, die einen Weiterbetrieb ohne nennenswerte EinschrĂ€nkung der Leistung zuließ. ÜberschĂŒssige Biomasse wird als Überschussschlamm (ÜS) durch Sedimentation abgetrennt. Bei einer Zulaufmenge von 2 /h Feed wurden im Mittel 125 g Überschussschlamm pro Abwasser gebildet, entsprechend 0,21 bzw. 0,27 kg ÜS/kg ? CSB. Der Betrieb der biologischen Stufe war wartungsarm. Kontroll- und Steuermaßnahmen sind nicht erforderlich und daher auch nicht vorgesehen. Mit 0,18 kWh/ und 0,29 kg TS/kg DCSB handelt es sich um eine energetisch gĂŒnstige biologische Stufe zur CSB-Elimination bei geringem Schlammanfall. Nach der Sedimentation folgt die Mikrofiltration als nĂ€chste Reinigungsstufe. Die vorgeschaltete Sedimentation des Überschussschlammes erwies sich als brauchbare Entlastung fĂŒr die Membranfiltration. Im Cross-Flow-Verfahren wurden zur Mikrofiltration des Abwassers unterschiedliche Membranen modulartig eingesetzt. Die zunĂ€chst eingesetzten Rohrmembranen (PP 0,2 ”m) mit einer FilterflĂ€che von insgesamt 8 waren bezĂŒglich der Aufgaben Abwasserfiltration und Schlammaufkonzentrierung flexibler einzusetzen. Die Leistung betrug durchschnittlich 30-40 l/ . Die beiden Module konnten hintereinander geschaltet werden. Der Raumanspruch, der mit den Kapillarmodulen verbunden ist, fĂ€llt wesentlich gĂŒnstiger aus (ca. 60% weniger). Jedoch erwies sich die Hintereinanderschaltung von zwei (und mehr) Modulen dann als ausgesprochen nachteilig, wenn sich Biomasse an den Kapillaren ansammelte und bei der RĂŒckspĂŒlung vor die Stirnseite des nachfolgenden Moduls geschwemmt wurde. Dort wurde die Biomasse wie an einem Filtersieb festgehalten, was sich in einer Behinderung der Durchströmung und in einem Leistungsabfall von anfangs 38 l/ auf 22 l/ (PP-Kapillarmembranen, 0,2 ”m, 10 Modul) bemerkbar machte. HĂ€ufige alkalische Zwischenreinigungen konnten dieses Problem mildern, aber nicht beseitigen. Es wur-de daher die Mikrofiltration auf 1 Modul und die HĂ€lfte der Gesamtleistung beschrĂ€nkt. Nach vollstĂ€ndiger Reinigung der Kapillarmodule (Polypropylen, 0,2 ”m, 10 FilterflĂ€che) konnte beim Wiedereinsatz in die Mikrofiltrationsanlage 60 l/ als Permeatleistung erzielt werden. Ohne Zwischenreinigung, nur mit periodischer RĂŒckspĂŒlung stellte sich nach ca. 13 Tagen eine Permeatleistung von 22 l/ ein. Mit dem nicht vollstĂ€ndig entfĂ€rbten Filtrat, das nach der Mikrofiltration an unterschiedlichen Tagen entnommen wurde, konnten zwölf BetriebsfĂ€rbungen durchgefĂŒhrt werden. Das KleinklĂ€rwerk wird aus drei Stufen (biologische Stufe, Mikrofiltration, A-Kohle-Adsorption) bestehen und ist ausgelegt fĂŒr 1.300 Abwasser pro Tag, das an fĂŒnf Tagen in der Woche anfĂ€llt, mit einer Schadstoffkonzentration von 700 mg/L. Der Platzbedarf betrĂ€gt etwa 1.000. FĂŒr Investitionen - ohne BerĂŒcksichtigung einer Einhausung - und fĂŒr den Betrieb werden Kosten von 3,68 DM/ berechnet. Das ist nur geringfĂŒgig mehr, als das am Projekt beteiligte Textilunternehmen zur Zeit fĂŒr die Abwasserbeseitigung zu entrichten hat. Öffentlichkeitsarbeit und PrĂ€sentation VortrĂ€ge: Bremen, Sept. 1997; St. Marienthal, Juli 1998 Publikationen: 1999 in Zeitschrift Wasser/Abwassertechnik Ausstellung: Oktober 1997: 25 Jahre BUGH Fazit Eine Abwasserreinigung mit Hilfe von Scheibentauchkörperanlage als biologische Stufe, Cross-Flow-Mikrofiltration und abschließender A-Kohle-Adsorption ist geeignet zur Wasserkreislaufschließung bei industriellen Prozessen. Die Kosten sind kalkuliert fĂŒr eine wesentlich verbesserte Mikrofiltration. Verbesserungen der Anordnung der Membranen und Technik des Zwischenreinigens sind vorgegeben und sollten durch weitere Untersuchungen erarbeitet werden.

Übersicht

Telefon

03444/20493

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Bundesland

Sachsen-Anhalt

Fördersumme

244.620,95 €

Förderzeitraum

15.12.1996 - 16.06.1999