Wirtschaftliche und verfahrenstechnische Optimierung einer industriellen Abwasserbehandlungsanlage

Einleitung 

JWO ist ein namhafter Hersteller von Farben und Lacken. Am Standort Coesfeld werden insbesondere Dispersionsfarben unterschiedlicher Qualitäten sowie Lacke produ­ziert.

Bei Wechsel der Chargen in den einzelnen Behältern und Rohrleitungen sowie auf­grund der regelmäßigen Reinigungen zur Vermeidung von Verkeimungen fallen Spül­wässer unter­schiedlicher Zusammensetzung und Konzentration an. Darüber hinaus finden in zwei Spül­räumen Behälterreinigungen von Farbbehältern und Rohstoff­tanks statt.

Die anfallenden Abwässer werden in der Regel durch Rohrleitungen einer zentralen Abwas­servor­behandlungsanlage zugeleitet. Dort werden die Abwässer zunächst in einem Stapeltank ge­sammelt, bevor sie einem Flockungs-/Fällungsprozess unter Zugabe eines Spaltmittels (Flockungsmittel bzw. Flockungshilfsmittel) unterzogen werden. Nach erfolgter Reaktion wird die Klarwasserphase abgezogen und der Kanalisation zugeführt. Die Schlammphase wird mit Hilfe von zwei Kammerfilterpressen entwäs­sert. Das Schlammwasser wird ebenfalls der Kanalisation zugeführt, der entwässerte Schlamm wird gegen Gebühr entsorgt.

Die Abwasservorbehandlungsanlage wurde seinerzeit (1988) für eine Abwasser­menge von bis zu 20 m³/d ausgelegt. Derzeit werden bis zu 100 m³/d über die Anlage gefahren. Dies führt zu zeitweisen Überlastungen der Anlage, sodass Abwassermen­gen provisorisch auf dem Hof zwischengespeichert werden müssen oder sogar erfor­derliche Reinigungsarbeiten im Produk­tionsbetrieb verzögert werden. Diese Situation wird sich in der Zukunft eher verschärfen, da es eine Tendenz zu kleineren Chargen im Farbbereich gibt, was naturgemäß einen höheren Spülwasseranfall zur Folge hat. Darüber hinaus wird derzeit über eine mögliche Ausweitung der Produktion nachge­dacht. Die Herstellung von z.T. sehr unterschiedlichen Produkten führt zu einem sehr unter­schiedli­chen Abwasseranfall. Die Reinigung mit Hilfe des eingesetzten Spaltmittels ist daher zeit­weise nur unbefriedigend. Darüber hinaus werden z.T. erhebliche Mengen des Spaltmittels benötigt. Die Abwasserreinigung verursacht mithin erhebliche Betriebskosten.

Aufgrund der geschilderten Situation werden folgende Verbesserungen angestrebt:

-        Mengenmäßige Erfassung der tatsächlich anfallenden Teilströme

-       Verringerung der zu behandelnden Abwassermenge und/oder Erhöhung der Kapazität der Vorbehandlungsanlage

-        Ermittlung von Alternativen zum eingesetzten Spaltmittel inklusive Wirtschaftlich­keitsbe­trachtung

Projektbeschreibung 

Kenntnisnahme der gesetzlichen Grundlagen

- Dispersion Weiß und Bunte Farben Welt

- Lacke

- Untersuchung der Kohlenwasserstoff und BTX Belastung

- Untersuchung der anfallenden Abwassermengen

Ermittlung von Lösungsansätzen

-  Ermittlung des optimalen Spaltmittels und der optimalen Dosierung

• Ausgangssituation
• Beschreibung des eingesetzten Verfahrens

- Durchführung der großtechnischen Fällungs- und Flockungsversuche

- Zustand der Abwasserbehandlungsanlage

• Kapazität der Behandlungsanlage
• Der Behandlungsprozess
• Spül- und Verdünnungswassermenge in der Abwasservorbehandlungsanlage
• Die Kammerfilterpresse
• Ablaufkontrolle
• Reduzierung der zu behandelnden Abwassermenge

- Verfahrensalternativen 

Ergebnisse 

Die Tagesversuche der einzelnen Flockungsmittel und Flockungshilfsmittel und der anschließende Wochenversuch mit dem Produkt Efapur 1677 BC2Z der Fa. Efa hat ergeben, dass es wirkungsvolle und wirtschaftlich gute Alternativen zum bislang eingesetzten Spaltmittel SAB 1555X gibt. Die Untersuchungsergebnisse und die Dokumentation der vorangegangenen Kapitel beweisen, dass das FM Efapur 1677 BC2Z sowohl wirtschaftlich als auch für den Gesamtprozess deutliche Vorteile gegenüber dem bisher eingesetzten Spaltmittel besitzt.

Durch eine Umstellung auf das neue FM eine Einsparung von über 40.000 € im Vergleich zu den Bezugskosten aus dem Jahr 2002 für das bisherige FM erreichbar. Darüber hinaus würde nur noch 1/5 der bisherigen Menge benötigt. Daraus resultiert ein geringerer Lagerplatzbedarf und eine deutliche Reduzierung und Vereinfachung was den Transport des FM innerhalb der Behandlungsanlage angeht.

Darüber hinaus konnte eine schnelle Flockenbildung und eine gute Entwässerbarkeit des anfallenden Schlamms beobachtet werden. Die guten Trockensubstanzgehalte von über 50 % aus den Tagesversuchen wurden im Wochenversuch wiederholt (TS-Gehalte zwischen 46 und 55%).

Aufgrund dieser positiven Faktoren wird ein Dauerversuch des neuen FM über einen Zeitraum von ca. 4 Wochen empfohlen, um die Wirkungsweise des FM auf die Heterogenität der Abwasser­ströme unter Beweis zu stellen.

Aus den Beobachtungen und Dokumentationen der Versuche ergeben sich eine Vielzahl von Optimierungsmöglichkeiten innerhalb der Abwasservorbehandlungsanlage.

Im einzelnen sind dies:

1.            Deutlich sichtbare Wasseruhren an allen Entnahmestellen und wöchentliche Erfassung und Dokumentation der Zählerstände insbesondere für die Spülvorgänge im Betrieb, den Spülräumen und der Abwasservorbehandlungsanlage (Verdünnungs- und Reinigungs­vorgänge) 

2.            Erstellung eines Kanalisations- und Abwasserkatasters

3.            Einbau von Volumenstrommessgeräten in die drei Zuläufe

4.            Erfassung und Dokumentation der Abwassermengen aus der Lackproduktion

5.            Umstellung auf das neue FM Efapur 1677 BC2Z

6.            Einbau einer halbautomatischen Dosieranlage für FM

7.            Verbesserung der Flockungs- und Fällungsreaktionen durch eine erneute Durch­misch­ung

8.            Restentleerung des Mischbehälters

9.            Erfassung der Energiekosten der Abwasservorbehandlungsanlage

10.        Neuausschreibung der Entsorgung des Filterkuchens

11.        Einsatz eines Gitterrostes in den Container zur Entwässerung der Filterkuchen

12.        Nutzung des Schlammeindickers als Brauchwasserspeicher und somit Vermeidung des Einsatzes von Trinkwasser im Bereich der Abwasservorbehandlungsanlage

13.        Anschaffung neuer Filtertücher für beide Kammerfilterpressen

14.        Neuanschaffung einer leistungsstärkeren KFP als Ersatz für die kleine KFP

15.        Einbau von Trübungsmessgeräten in die Zuläufe und automatischer Abschlag von gering belasteten Spülabwässern in die Kanalisation

16.        Ausbau des Speichervolumens und weitgehender 2-Schicht Betrieb

17.        Bau einer klappbaren Auffangwanne unterhalb der Kammerfilterpressen zur Ableitung des Reinigungswassers

18.        Automatisierung von Schlammabzug und Schlammentwässerung