Innerbetriebliche Maßnahmen zur Reduzierung des Wasserverbrauchs in der Industrie in Deutschland

11.06.02

Innerbetriebliche Maßnahmen zur Reduzierung des Wasserverbrauchs

in der Industrie in Deutschland

Dr.-Ing. Dirk Weichgrebe

IINSTITUT FÜR SSIEDLUNGSWASSERWIRTSCHAFT UND

AABFALLTECHNIK DER UNIVERSITÄT HHANNOVER

Welfengarten 1, D-30167 HannoverTel. 0511/ 762-2899

[email protected]

Workshop: Wasser- und Abwasserprobleme in der LeichtindustrieSino-German Center for Environmental Technology, Changsha, Hunan, P.R.China, 15.08.02

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• Einführung

• Wasseraufkommen und Wassernutzung

• Produktions- und Prozessintegrierter Umweltschutz (PIUS)

• Innerbetriebliche Maßnahmen

• Moderne Möglichkeiten der Teilstrombehandlung zur

Kreislaufschließung (Verdampfung, Membranverfahren)

• Beispiele (Papierfabrik, Metallverarbeitung, Nahrungs-

mittelindustrie)

• Zusammenfassung und Ausblick

Gliederung

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Wassernutzung und -dargebot in Deutschland 2000

0,1%

77,7%14,5%

3,0%4,7%

Wasserdargebot / Wassernutzung Menge

Wasserdargebot ungenutzt 141,4 Mrd. m³ (1995 138,0 Mrd. m³)

Kraftwerke 26,4 Mrd. m³

Industrie (verarbeitendes Gewerbe und Bergbau) 8,5 Mrd. m³ (1995: 10,0 Mrd. m³)

Öffentliche Wasserversorgung 5,6 Mrd. m³

Landwirtschaft 0,2 Mrd. m³

Summe 182,0 Mrd. m³

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Wasserdurchlauf durch eine Fabrik

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Wasser-aufkommen

Wasser-aufkommen

Wasser-einsatzWasser-einsatz

Abgabe an Dritte

Ungenutzt abgeleitet

Fremdbezug

Eigengewinnung

Wasser-nutzungWasser-nutzung

Einfach- Nutzung

Mehrfach-Nutzung

Kreislauf-Nutzung

Wasser-verwendung

Wasser-verwendung

Produktion

Kühlung

Dampfer-zeugung

sonstigeZwecke

Ab-wasser

Ab-wasser

WasserverlusteBetrieb

Begriffsklärung und Definition

WassernutzungWasseraufkommen

= Nutzungsfaktor

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Fremdbezug öffentliches

Netz4,2%

Quellwasser0,8%

Uferfiltrat5,6%

Grundwasser23%Oberflächenwasser

60,6%

Fremdbezugnicht öffentliches

Netz

5,8%

Summe : 8,5 Milliarden m3

Wasseraufkommen in der Industrie 1998, BRD

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Summe : 304 Millionen m³

Grundwasser

27%

Uferfiltrat3,9%

Quellwasser6%

Fremdbezug öffentliches

Netz37,2%

Fremdbezug nicht

öffentliches Netz3%

Oberflächenwasser22,9%

Wasseraufkommen im Ernährungsgewerbe und in der Tabakverarbeitung, 1998, BRD

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Nach DIN 4046 ist Betriebswasser definiert als “ein zu gewerblichen, industriellen, landwirtschaftlichen oder ähnlichen Zwecken dienendes Wasser mit unter-schiedlichen Güteeigenschaften, worin Trinkwassereigenschaft eingeschlossen sein kann”.

Die Ansprüche der Nutzer können chemisch über denen der Trinkwasserver-ordnung oder deutlich darunter liegen. Daher lassen sich keine allgemeingültigen Richtlinien für die Qualität von Betriebswasser aufstellen, sondern nur nutzungs-spezifische Anforderungen formulieren.

Dementsprechend sind auch die Qualitätsanforderungen an ein Betriebswasser je nach Anwendungsbereich sehr unterschiedlich. Die Anforderungen hängen zudem von den Fertigungsverfahren der Industriesparten und von den Qualitäts-anforderungen die an die produzierte Ware gestellt werden ab.

Aus Gründen der Betriebssicherheit und Hygiene werden an Betriebswasser generell folgende Qualitätsanforderungen gestellt:

- Es soll geruchsfrei, feststofffrei und klar sein.

- Es soll verträglich mit dem Rohmaterial sein.

- Es muss hygienisch unbedenklich sein.

Definition Betriebswasser

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In gewerblichen und industriellen Produktionsprozessen wird Wasser überbegrifflich verwendet als:

Rohstoff, z.B.•Brauwasser, Mineralwasser•Wasser zur Ammoniakherstellung

Transportmittel, z. B.•Schwemmwasser (Rübenschwemmwasser)•Fördermedium (hydraul. Erzförderung)

Hilfsstoff, z. B.•Kühlmittel•Lösungsmittel•Waschmittel•Energieträger (Dampf, Wasserkraft)•Sicherheitsmittel (Löschwasser)•Trinkwasser (Belegschaftswasser)

Betriebliche Verwendungsarten von Wasser

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Zukünftig: Entwicklung von Qualitätsstandards für Wasser zur Wieder-/Weiterverwendung?Weiterentwicklung der Aufbereitungstechniken!Nutzung von kommunalem Abwasser als Betriebswasser?

geringe Anforderungen

Trinkwasserqualität weitergehende Anforderungen

NahrungsmittelindustrieGenußmittelindustrie

TrinkwV (1990)

DIN 2000, 2001DIN 1988

Kraftwerke (Vollentsalzung)Kühlanlagen (Enthärtung)Chipherstellung

VGB-Richtlinie (1988)VdTÜV (1983)VDI-Richtlinie 3808 (1986)TRD611, TRD612

Anforderungen an die Beschaffenheit von Betriebswasser

BergbauGerbereienWaschstraßen

Ö-Norm B 5107

Europ. Richtlinie

EG-Richtlinie über die Qualität von Badegewässern (1975)

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Wassernutzung 1998 in der BRD, (Angabe nach Wirtschaftszweig)

Textil-, Leder u. Bekleidungsgew.

523 0,19 0,25 0,18 0,05 0,18 0,05 1,28

Wärmekraftwerke für öffentl. Vers.

429 26,56 67,73 57,46 7,68 25,66 41,40 2,60

Holzgewerbe (o. Möbelherst.)

286 0,02 0,06 0,03 0,01 0,02 0,04 3,10

Chem. Industrie 794 3,42 11,84 10,59 0,76 2,90 8,14 3,50Bergbau, Gew. von Steine/Erden,

915 1,18 4,83 3,69 1,05 1,09 3,66 4,10

Ernäherungsind. +Tabakverarb.

2.345 0,42 17,28 0,83 0,44 0,38 1,30 4,20

Papier-, Verlags- Druckgewerbe

467 0,61 3,49 0,82 2,45 0,42 2,75 5,70

Glas, Keramik, Steine/Erden

1.755 0,11 0,73 0,48 0,22 0,09 0,59 6,60

Metallerzeugung u. -bearbeitung,

1.366 0,87 6,02 4,93 0,98 0,76 5,20 6,90

Kokerei, .... Mineralölverarb.

59 0,24 2,38 2,30 0,04 0,09 0,18 9,70

Maschinenbau 724 0,04 0,43 0,24 0,13 0,04 0,39 10,10Fahrzeugbau 449 0,09 1,99 1,09 0,79 0,08 1,89 21,50

Kreisl.-nutzung

Nutzungs-faktor

Kühlung Produkt

Mrd. m³

Wasser- einsatz

Genutztes Wasser

insgesamtWirtschaftszweig

darunter Einmal. Wasser-nutzung

Anzahl der Betriebe

Angaben nach Stat. Jahrbuch 2001

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14% für produktspez. Zwecke

67% Kreislauf-nutzung

31% einma-lige Nutzung33% Einsatz

67%

81% zur Kühlung

5 % allgemein

Betriebliche Wassernutzung 1998 in der BRD

ca. 83 Mrd. m³

ca. 15 Mrd. m³

ca. 32 Mrd. m³ca. 34 Mrd. m³

ca. 69 Mrd. m³

11.649 Betriebe in der BRD


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Wassernutzung 1998 in der BRD, (Angabe nach Ländern)

SH 376 4,40 5,44 4,80 0,28 4,39 1,04 1,2HH 125 0,76 0,96 0,89 0,04 0,75 0,20 1,3BR 53 1,12 1,43 1,18 0,24 1,11 0,32 1,3HS 665 4,74 7,70 5,79 1,81 4,70 2,97 1,6RP 568 1,81 3,19 2,55 0,59 1,61 1,23 1,8B 163 0,92 1,75 1,41 0,23 0,92 0,83 1,9BW 1.642 5,05 12,60 8,47 3,43 4,91 7,18 2,4NS 1.126 4,83 12,90 9,21 2,38 4,70 8,08 2,7BAY 2.111 3,71 13,32 10,96 1,79 3,22 9,39 3,6NRW 2.651 5,74 33,26 29,73 2,63 5,10 27,68 5,8TH 460 0,06 0,62 0,20 0,21 0,05 0,55 9,7SL 115 0,21 2,17 1,98 0,13 0,18 1,98 10,4SA 408 0,22 2,58 2,19 0,34 0,14 2,36 11,7BB 286 0,23 2,71 2,44 0,15 0,12 2,52 11,8S 750 0,11 1,86 1,47 0,24 0,06 1,77 16,6MV 150 0,03 0,63 0,38 0,24 0,02 0,60 22,9

darunter Einmalig. Wasser-nutzung

Kreislauf-nutzung

Nutzungs-faktor

zur Kühlung

für Produkt

Mrd. m³Bundes-länder

Wasser-einsatz

Genutztes Wasser

insgesamt

Anzahl der

Betriebe


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5 % für produktspez. Zwecke

81% einmalige Nutzung

81% Einsatz

19%88 % Kühlung

Betriebliche Wassernutzung 1998 in SH

19% Kreislaufnutzung

7 % allgemein

ca. 4,8 Mrd. m³

ca. 0,3 Mrd. m³

ca. 4,4 Mrd. m³ca. 4,4 Mrd. m³

ca. 1,0 Mrd. m³

376 Betriebe in Schleswig-Holstein


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Spezifische Abwasserlasten und -kennwerte für einige Betriebe der Lebensmittelindustrie

Betriebsart Bezug spezifische Abwasserlasten EGW

m³/Einheit kg BSB5/Einheit

Molkerei t 1 - 2 0,8 - 2,5 13 – 42 /t

Brauerei hl 0,25 - 0,6 0,3 - 0,6 12 - 15 /hl

Wein ha 0,04 - 0,30 0,32 - 0,97 5 - 16 /ha

Brennerei d 0,5 - 0,8 6 - 35 100 - 500 /d

Getränke m³ 1,4 - 2,8 1,7 - 4,5 20 – 60 /m³

Fruchtsaft m³ 1,8 - 2,8 1,7 - 4,5 28 - 75 /m³

Schlachterei Rinder Schweine

GV KV

0,5 - 1,0 0,1 - 0,3

1,0 - 3,5 0,2 - 0,3

28 - 85 /GV

5 - 9 /KV

Konserven Erbsen Karotten Bohnen Fertiggerichte

t t t 10³ Stk.

12 - 30 19 - 30 15 - 35 2,5 - 3,6

18 - 30 25 - 30 10 - 22 1,5 - 6,4

300-500 /t 415-500 /t 165-365 /t

38-160 /10³Stk.

Sauerkraut t 5 - 9 4,2 - 9,2 70 - 150 /t

Kartoffelv. t 5 - 8 5 - 10 85 - 170 /t

Zuckerf. t 0,5 - 1,0 0,8 - 1,6 13 - 27 /t

Hefe t 10 - 80 140 - 250 2.330 - 4.170 /t

Margarine t 1 – 3 (0,5 - 3,0) (8 - 50 /t)

Speiseöl t 10 - 25 (3,0 - 7,0) (50 - 115 /t)

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0

1

2

3

4

5

6

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000Jahr

Nu

tzu

ng

sfak

tore

n [

-] Verarbeitendes Gewerbe und Bergbau

Ernährungsgewerbe

Entwicklung der Nutzungsfaktoren

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Abwassereinleitung in der BRD in Mrd. m³

ins-gesamt

davon biolog.

ins-gesamt

davon Kühlwass.

1991 48,07 10,53 8,77 36,10 34,58 1,44 47,08 0,981995 46,36 11,32 10,28 33,58 32,39 1,47 45,55 0,811998 44,06 10,80 10,26 31,80 30,83 1,45 43,27 0,79

Jahr

Indirekt-einleitung

Art des Abwassers EinleitungungsartAbwasser-einleitung insgesamt

behandeltes unbehandeltes ungenutzt eingeleit. Wasser

Direkt-einleitung


Verarbeitende Industrie Bergbau u. Gewinnung von Steine und Erden

Wärmekraftwerke für die öffentliche Versorgungöffentliche Abwasserbeseitigung

prozentuale Aufteilung für 1998100%

80%

60%

0%

40%

20%

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Gesamtkosten der industriellen Wassernutzung

Fremdbezug,Wasserbezugskosten

EigengewinnungWasserentnahmegelt,Gewinnungs-, Aufbereit.-,Transportkosten

Frischwasserversorgung Wassernutzung

Einfachnutzung, Vertei-lungskosten

Mehrfachnutzung, Vertei-lungskosten

Kreislaufführung, Vertei-lungs- u. Aufbereitungskosten

Abwasserentsorgung

DirekteinleitungBehandlungskosten,

Abwasserabgabe

IndirekteinleitungVorbehandlungskosten,Abwassergebühren

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führt zur Vermeidung von

Abfällen, Abwasser und Schadstoffen in der Produktionanstatt zur

Abtrennung, Behandlung oder Entsorgung in den prozess-abgehenden Stoffströmen

Abwasser, das erst gar nicht entsteht, muss später auch nicht behandelt werden

Verringerungen der Wassermengen und abgeleiteten Schadstoffströme führen zur Entlastung der Umwelt

und Kosteneinsparung für die Unternehmen

Produktions- und Prozesssintegrierter Umweltschutz

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Betriebliche Umweltschutzmaßnahmen

Produktions- und Prozesssintegrierter Umweltschutz

gesetzlichen Verpflicht.nur bei Vorliegen von

Branchen-Selbstverpflicht.

produktionsbezogenproduktbezogen sonst.

integrierteMaßnahmen

End-of-the-pipeMaßnahmen

ProzessintegrierteMaßnahmen

AnlagenintegrierteMaßnahmen

Umweltmanagement(z.B.Projekt FH Lübeck)

Altlastensanierung

Handel mit Emissions-rechten und andereInstrumente desKyoto-Protokolls

Angaben nach VDI-Richtlinie VDI 3800, Dezember 2001

Kraft-Wärme-KopplungKreislaufführung

Rückgewinnung von Stoffen

Änd. der ReaktionsbedingungenErsatz org. Lösemittel

Änd. des Verfahren

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Wassersparen als Imagefaktor

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Reduzierung der Abwasserlasten und -kosten durch innerbetriebliche Maßnahmen I

1. Bestandsaufnahme

(1) Produktionsschema ausarbeiten Feststellen aller EINGANGS (INPUT) und AUSGANGSSTRÖME (OUTPUT)z.B. Wasser-, Abwasser- und Schmutzfrachtanfallstellenggf. Einbau von Wasser- und Energiezählern(Wasserbilanz, Energiebilanz, Stoffbilanz (Hilfsstoffe, Stoffe zur Verwertung))

(2) Ermittlung des Energie- und Wasserverbrauchs an allen Betriebsstellen

(3) Berechnung spezifischer Verbräuche und Mengen z.B.:1. Spez. Wasserverbrauch = Wasserverbrauch/Produktionseinheit (m³/t oder m³/l)2. Spez. Abwasseranfall = Wasserverbrauch – Produktwasser – Verdunstung und Wassereintrag aus dem Produkt)/Produkteinheit (m³/t oder m³/l)

(4) Ermittlung der spezifischen Schmutzfrachten1. Probenahmen und Analyse2. Menge x Konzentration = Fracht

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Reduzierung der Abwasserlasten und -kosten durch innerbetriebliche Maßnahmen II

2. Innerbetriebliche Umorientierung

(1) Information, Motivation und Fortbildung des Personals im sparsamen Umgang mit Energie, Wasser und Wertstoffen (Prämiensysteme, Sparwettbewerbe).

(2) Kontrolle der Frisch- und Abwassermengen(3) Anschaffung von Spararmaturen(4) Kontrolle von Leckagen(5) Einsatz von Hochdruckreinigern

Durchführung von Trockenreinigungsverfahren

(1) Verringerung der Wassereinsatzmengen und Ersatz von Wasser z.B. durch Luft oder Heißdampf

(2) Verringerung der Energieeinsatzmengen z.B. durch Kraft-Wärmekopplung(3) Organisatorische Verbesserung der Verfahren(4) Vermeidung von Produktverlusten

3. Änderung der Produktionsverfahren

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Reduzierung der Abwasserlasten und -kosten durch innerbetriebliche Maßnahmen III

4. Änderung der Transportverfahren

(1) Trockenförderung(2) Einrichtung von Förderkreisläufen

(1) Mehrfachgliederung von Betriebswasser (Kaskadennutzung, Kreislaufführung)(2) Wiederverwendung von gereinigtem Prozesswasser, Regenwasser, Brüden-

kondensaten oder Abwasser(3) Rohrreinigung, Hochdruckreinigung, Ultraschallreinigung).

Flaschenreinigung mit Gegenstromprinzip

5. Änderung der Reinigungsverfahren

(1) Einrichtung von Kreisläufen und Stapelbecken zur Mehrfachnutzung(2) geschlossene Kühlkreisläufe, Umstellung auf Luftkühlung(3) Trockenkühlverfahren , Verdampfungskühlung

6. Änderung der Wasserführung und Kühlverfahren

(1) Produktgewinnung aus Trub und Produktresten(2) Gewinnung von Nebenprodukten aus festen u. flüssigen Produktionsabfällen(3) Gewinnung und Einsatz von Fruchtwasser

7. Wertstoffge- u. -rückgewinnung aus Produktresten,-abfällen u. Abwässern

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Das dabei nicht vermeidbare, mit einer hohen BSB-Fracht belastete Abwasser wurde in einer anaeroben Kläranlage (Anaerobie) vorgereinigt und anschließend dem kommunalen Klärwerk (Aerobie) zugeführt.

Papierfabrik SchoellershammerDie Papierfabrik Schoellershammer ist das einzige Unternehmen in Deutschland, das Wellpappen- und Feinpapier - zwar in getrennten Anlagen, jedoch in einem Betrieb - herstellt.

Bei der Wellpappenpapier-Herstellung findet bereits eine weitgehend geschlossene Prozesswasserführung statt.

600.000 m³/a Frischwasser

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Papierfabrik Schoellershammer

Das Feinpapier wurde ohne Wiederverwendung oder Vorbehandlung direkt dem Klärwerk (aerobes Belebungsverfahren) zugeführt.

Frischwasserbedarf: 1.200.000 m³/a !

Zur Einsparung von Frischwasser und zur Verringerung der erzeugten Schmutzfracht wurde überlegt, die Wasserströme der beiden

Produktionslinien zu verbinden.

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Die umweltrelevanten Investitionen für das Projekt betrugen 700.000 € Die Höhe des staatlichen Zuschusses betrug 100.000 €.

Vorhaben:

Das anaerob vorgeklärte Abwasser aus der Wellpappenproduktionwird aerob nachgereinigt und mit maximal der Hälfte der über einen Kiesfilter „entstofften“ Feinpapierabwasser im Kreislauf „über Kreuz“ wiedereingesetzt.

Ziele:

• Einsparung des Frischwassers bei der Wellpappenproduktion um 50%.• BSB-Entlastung des Abwasser => Reduzierung der• Reduzierung der absetzbaren Stoffe => Abwasserabgabengebühr

11.06.02


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Wellpappenpapier Feinpapier

früher 170.000 70.000

nach Durchführung der Maßnahme

63.600 65.540

früher 220.000 150.000


42.600 141.250

früher 600.000 1.200.000


600.000 1.130.000

Abwassermenge m³/a

absetzbare Stoffe kg/a

BSB5 kg/a

62%

80%

Einsparung

70.000 m³/a

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• Kreislaufschließung bis 100 % möglich, bei niedriger Papierqualität (Frachten verbleiben teilweise im Produkt)

• Konzentrationen steigen bei Kreislaufeinengung

• Spezifische Frachten sinken bei Kreislaufeinengung

• Probleme bei zunehmender Kreislaufschließung– Mikrobiologische Sauerstoffzehrung– Anaerobe Umsetzvorgänge– Korrosion– Anreicherung von Störstoffen

Prozeßwasserkreisläufe Papierproduktion

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Integrierte Behandlung in der Papierfabrik

- Stoffaufbereitung- Papiermaschine- Vakuumpumpe

- Schlammrückführung zum Pulper

- Produktionsabwasser

Verdampfung10 m³ / h

Frischwasser10 - 35 m³ / h

Produktion Chem.-mech. Stufe biolog. Stufe

Wieder-belüftung100 m³

Puffer-becken

Turbo-cirkulator200 m² Anaerober

Fließbett-reaktor

Versäuerung150 m³

Flotation60 m²

Schlammvorlage

25 m³ / h

25 m³ / h

Abwasser-rückführung

Mischbecken300 m³

Rechen

250 m³ / h 0 - 25 m³ / h 0 - 25 m³ / h

Ablauf

[Haver 1998]

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Produktgruppe Spez. Abwasseranfall

m3 / t

CSB-Fracht

kg / t

Tissue 10 - 50 8 - 15

Holzfreie Papiere 5 - 40 7 – 15

Karton u. Pappe 0 - 20 5 - 15

Abwassermenge- und Zusammensetzung der Papierproduktion (vor Reinigung) in der BRD

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Moderne Möglichkeiten der Teilstrombehandlungzur Kreislaufschließung in Deutschland

• Membranverfahren

• Vakuumverdampfer

• physikalisch-biologische Behandlung

• Prozeßveränderung

• Ozonierung

• Gegenstrom-Kaskadenspülbäder

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Vakuumverdampfer

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Cerealienveredelungsindustrie

Ziel: Prozesswasserreinigung und Wiederver-

wendung für Reinigung, Kühlung, Naßwäscher

Jahresmenge 160.000 m3/a

Besonderheit: Hoher Feststoffgehalt: 20.000 mg/l

Verfahren: Vakuumverdampfung + Feststofftrocknung

Vorteile: - stark reduzierte Abwassermengen - Feststoffe als Futtermittel - Kosten: ca. 2,5 DM /m3

11.06.02

Eloxalanlage der Fa. AVN in Nachrodt (2000)

Verfahren: Vakuumverdampfung ohne Zusatzenergie

Jahresmenge

5.000 m² eloxierte Alu-Profile

800.000 m3/a Kühlwasser

12.000 m³/a Abwasser

1.000 m³/a entsorgungspfl. Schlamm

Ergebnis Wärmeabfuhr über Kühlwasser ersetzt durch Wärmeaustauscher zum Betrieb des Vakuumverdampfers (Wärme-rückgewinnung)

=> Kühlwasser -entfällt-

Abfall Säuren + Laugen werden über Fremdfirma verwertet

=> Abwasser -entfällt-

=> entsorgungspfl. Schlamm -entfällt-

11.06.02

Schematische Darstellung des Trennverhaltens von Membranen

ÜberströmungRohlösung

Wasser kleine Moleküle

Permeat

Membran

kleine große Moleküle Konzentrat

11.06.02

Zuordnung der Membran- und Filtrationsverfahren

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100

0,1

1

10

100

200

Kochsalz

Metallsalze

Viren Bakterien

Farbpigmente

Umkehrosmose

Nanofiltration

Ultrafiltration

Mikrofiltration

Filtration

Partikel- bzw. Molekülgröße [µm]

[Nach BAUMGARTEN, 1998]

Dru

ckd

iffer

enz

[bar

]

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Membran-Testzellen-Anlage des ISAH

11.06.02

GersteFrisch- wasser

Naß- Weiche

Spritzmalz, zum Keimkasten

Prozeßwasser, verunreinigt

Brauch- wasser- vorlage Brauchwasser, sauber

Filtratpumpe

Luftzufuhr

getauchte Mikrofiltrations- module

Membran- biologie

Mälzerei: Integrierte ProzeßwasserbehandlungGroßtechnische Versuchsanlage (Kraft, 1997)

11.06.02

Mälzerei: Integrierte ProzeßwasserbehandlungGroßtechnische Versuchsanlage (Kraft, 1997)

Ziel: Prozesswasserreinigung und 100% ige

Rückführung als Prozeßwasser.

Besonderheit: Ca. 60% des Prozeßwassers verbleiben im Produkt

Verfahren: Membranbiologie (Niederdruck) Membrangröße 0,2-0,4 m

Vorteile: - hohe Ablaufqualität, BSBzu=1500 mg/l; BSBab=5 mg/l NH4-Nzu = 50 mg/l; NH4-Nab = <1 mg/l

- stark red. Bakterien, Keime Bacillus, zu = 4x106; Bacillus,ab = n.n.

- geringer Platzbedarf

- nahezu kein ÜS-Anfall

11.06.02

Ein Gesamtkonzept zum PIUS in der Brauindustrie

(BmBF-Projekt 01 ZF9501/3 upt GmbH, Schlussbericht 11/2000)

11.06.02

Prozeßwasserwiederverwendung in der Getränkeindustrie

Teilstrom Wiederverwendung als

Brüdenkondensat Kesselspeisewasser

Flaschenreinigung Laugenreinigung und Kreislaufführung

Flaschenreinigung (2. Spritzwasser)

Kreislaufführung

Ionenaustauscherregenerat Frischwasser

Ablauf Kläranlage Kesselspeisewasser

Vakuumpumpen-Schließwasser

Kreislaufführung

11.06.02

Einsparpotential bei der internen Aufbereitung

Flaschen-reinigung

Feststoff-abtrennung

Ultrafiltration /Nanofiltration

regenerierte TensidlösungTensid/Lauge

Frischwasser

Abfall(Schmutz- undSchwebstoffe)

verbrauchteTensidlösung/Abwasser

Flaschen-reinigung

Feststoff-abtrennung

von Grobstoffen befreite Tensidlösung

Tensid/Lauge

Abfall(Schmutz- undSchwebstoffe)

Abwasser

(regelmäßigerKomplettaustausch)

(Nachschärfung)

11.06.02

Prozesswasserwiederverwendung in der Brauerei

Laugenaufbereitung mittels Mikro- Ultra-, Nanofiltration (Schildbach 2000)

CSB-Rückhalt

Laugen-rückhalt

Tensid-rückhalt

Mikrofiltration 24 % 0 % 50 %

Ultrafiltratioin 34 % 0 % 80 %

Nanofiltration 61 % 0 % 85 %

Vorteile: - Sauberere Lauge ( Standzeitverlängerung)- verbesserte Reinigungsleistung

Nachteile: - erhöhter Entschäumerbedarf- Verlust von Tensiden

11.06.02

Prozesswasserwiederverwendung in der Brauerei

Aufbereitung von Ablaufwasser einer Kläranlageals Kesselspeisewasser (Rosenwinkel, 2000)

Ablauf Brauerei-kläranlage(nach Filtration):

Verfahren:

Ergebnis:

CSB = 22 mg/labf. Stoffe = 2,7 mg/lCl = 607 mg/l

Umkehrosmose

- gute Permeabilität- guter Salzrückhalt- guter Ca Rückhalt (Ca<10 mg/l)

11.06.02

Apfelschwemm-Waschwasser

Zur ApfelpressungWaschstraße

Vorlagebehälter Äpfel

FörderbandDrehsieb zurAbscheidung vonGrobstoffen

VorhandenerFließweg

Vorlage SchwemmwasserMBR Anlage

Spalttrommelsieb

Spaltweite: 1mmZenon Modul

AngedachteKreislauf-schließung

Abzug Filtrat

11.06.02

CSB-Verlauf der Pilotanlage

1

10

100

1.000

10.000

100.000

Datum

CS

B [m

g/l]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CS

B A

bb

aura

te [%

]

Zulauf Versuchsanlage Ablauf Versuchsanlage Abbaurate Bioreaktor

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BilanzKosten 4 - 10 DM / m³ AusbeuteEinsparung Wasser 0,5 - 5,0 DM / m³Einsparung Abwasser 1,5 - 5,0 DM / m³ggf. Einsparung Abwassergebühr 3,0 - 10,0 DM / m³

Wasserlieferung0,5 - 5,0

(3,3) DM / m³

Int.WAB

ProduktWertstoffe, Reststoffe

ggf CH4

Anlagen zurBiogasnutzung

End of PipeEndbeh.3,0 - 10DM/m³

Reststoffe

(Schlämme)

Industrie Prozeß

Reststoffe

evtl.End of Pipe

Vorbeh.

Maßnahmen zur Kreislaufführung z.B. Membrantrennverfahren

Konzentrat-behandlung

ggf.Desi

4,0 - 10 DM / m³ Ausbeute

Vorfluter

Kreislaufführung / Wirtschaftlichkeit

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Rückspülung, 70 m³/d

Brunnen-wasser

Überschuss-wasser, 330 m³/d

350 m³, 18°CSprinkler

Tank

Korb-filter

Kabel

Kunststoff

400°CGlas-faser

22°C17°C

Kabel

Kupfer-leiter

Kunststoff

150°C

22°C17°C

Wärmetauscher mit Kühlturm

Wasserkreislaufschliessung im Kabelwerk, vorher(Kroschu-Kabelwerke, 1999)

11.06.02

Kabel

Kunststoff

Kunststoff

400°CGlas-faser

22°C17°C

Kabel

Kupfer-leiter150°C

22°C17°C

Wärmetauscher mit Kälteanlage

Rückspülung

Wasserkreislaufschliessung im Kabelwerk, nachher

Kies-bett-filter

UV

350 m³, 18°CPuffer

Speicher

(Kroschu-Kabelwerke, 1999)

11.06.02

• Wegfall von Überschusswasser von 330 m³/d

• Reduzierung der Abwassermenge von 76.000 m³/a auf 409 m³/a

• Reduzierung der Brunnenwasserentnahme zur Kühlungvon 348 m³/d auf 2 m³/d

• bessere Temperaturhaltung und dadurch Energieeinsparung bei den Pumpen

• geringerer Filterrückspülwassereinsatz

• Investition 237.000 €/Förderung 100.000 €

Wasserkreislaufschliessung im Kabelwerk, Resultat(Kroschu-Kabelwerke, 1999)

11.06.02

• Wasserdargebot in der BRD ist größer als Wasserverbrauch

• Der Nutzungsfaktor ist abhängig von den Industriebereichen

• PIUS ist sowohl ökologisch als auch ökonomisch sinnvoll• die Methode der Wasser- oder Abwasseraufbereitung zur

Kreislaufführung ist für jeden Anwendungsfall zu untersuchen

• Auf europäischer Ebene werden derzeit die sogenannten Best Reference Documents in der BVT-Techniken mit konkreten Zahlenbeispielen aufgeführt sind erstellt bzw. eingie sind bereits erstellt worden. Diese Dokumente werden weltweit den PIUS voranbringen.

http://eippcb.jrc.es

Zusammenfassung und Ausblick

11.06.02

Innerbetriebliche Maßnahmen

Produktionsbereich Vorschläge

Allgemein Wasserzähler, Bes. v. Leckagen, Verm. von Produktverlusten,Armaturen, Hochdruckreiniger, Trockenreinigungen, Personalschulung

Hof- und Fahrzeugr. Kreisläufe, Brüdenkondensat

Vorwäsche (Gemüse u.Obsttransport)

Kreislaufführungen, Brüdenkondensat , Schließwasser, Kühlwasser

Obst- undGemüsewäsche

Brüdenkondensat, Absetzanlage

AromengewinnungSaftkonzentrierung

Brüdenwässer, Kühlwasserkreisläufe, Mehrstufenverdampfer

Schönung Schönungstrub, Einsatz von Brüdenkondensat

Filtration Trockenaustrag, Restsaftentleerung

Lagerhaltung Brüdenkondensat

Abfüllung Produktvor- und –nachläufe, Laugenstapelung, Kreislaufführung

Wasseraufbereitung Regenerierwässer

Sirupraum Verluste vermeiden

Raumreinigung Brüdenkondensat, Wassersparventile, Kreislaufreinigung (CIP)

Flaschenwäsche Pulsierende Spritzungen, Kreislaufführung

Wärme- undKälterzeugung

Kondensatrückführung, Kühltürme

Laugenbäder Laugenstapelung, dosierte Ableitung, Kreislaufführung

Innerbetriebliche Maßnahmen zur Reduzierung des Wasserverbrauchs in der Industrie in Deutschland

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