PIUS - Optimierung der innerbetrieblichen Energienutzung einer Bäckerei und Verbesserung der Reinigungsleistung der Pflanzenkläranlage

Abbildung 3-2: Schema des SBR-Verfahrens

Einleitung 

Die Familie Blömker betreibt eine Bäckerei, drei Verkaufsfilialen und ein Verkaufsmobil mit insgesamt 27 Mitarbeitern, von denen 6 Mitarbeiter in der Produktion tätig sind.

Pro Geschäftsjahr stellt die Bäckerei Blömker rund 54 t/a Brötchen, 54 t/a Brote und ca. 12 t/a Kuchen und Feingebäck in der eigenen Bäckerei am Standort Lengerich her.

Die Bäckerei ist 1911 gegründet worden und wird heute in der dritten Generation durch den Bäckermeister Friedrich Wilhelm Blömker geführt.

Im Rahmen der Untersuchungen wurden zwei Schwerpunkte bearbeitet:

Der erste Schwerpunkt galt der innerbetrieblichen Optimierung des Energieeinsatzes. Hier wurden die wesentlichen Energieverbraucher auf ihren Verbrauch und hinsichtlich ihres Optimierungspotentials untersucht. Um auf diese Weise Energiekosten einzusparen und somit die Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern.

Der zweite Schwerpunkt galt dem innerbetrieblichen Wasser- und Abwassermanagement.

Da die Bäckerei Blömker am Standort Lengerich im Außenbereich angesiedelt und nicht an die öffentliche Kanalisation angeschlossen ist, muss das anfallende Abwasser auf die zulässi­gen Einleitewerte gereinigt werden, um anschließend in einen Vorfluter eingeleitet werden zu dürfen.

Im Jahr 2000 wurde eine Pflanzenkläranlage zur dauerhaften Einhaltung der Abwasser­grenz­werte installiert und in Betrieb genommen. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Pflanzen­kläranlage in der überwiegenden Zeit nicht in der Lage ist, das anfallende Abwasser in der geforderten Weise zu reinigen.

Ziel der Untersuchungen war es, innerbetriebliche Maßnahmen zur Vermeidung und Verrin­gerung der anfallenden Abwasserströme zu erarbeiten. Darüber hinaus sollten die Ursachen für die mangelhafte Reinigungsleistung der Pflanzenkläranlage ergründet werden und Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt werden, die dazu führen, dauerhaft die geforderten Abwas­sergrenzwerte einzuhalten.

Tab. 3-4: Investitions- und Betriebskosten der geplanten SBR-Anlage

Projektbeschreibung 

Darstellung des Energieverbrauchs und Untersuchung auf Optimierungsmöglichkeiten

 

Untersuchung des Wasser- und Abwassermanagements

  • Innerbetriebliches Wasser- und Abwassermanagement
  • Innerbetriebliche Vermeidung und Verringerung des Wasser- und Abwasserstromes sowie der Abwasserfracht 
  • Vorreinigungsstufe
  • Pflanzenkläranlage

 

Ergebnisse 

Zusammenfassung von Maßnahmen zur Reduzierung der Energiekosten

1. Backen mit abnehmender Temperatur, um Restwärme der Öfen zu nutzen.

2. Undichte Backofentüren abdichten lassen, um den Wärmeverlust zu verringern.

3. Schwadenapparate regelmäßig entkalken.

4. Vorhandene Kühl- und Gefriergeräte voll auslasten und ggf. überflüssige Geräte abschalten.

5. Kühl- und Gefriergeräte temperaturgenau einstellen und regelmäßig außerhalb der Arbeitszeiten abtauen. Bei dem Gefrierraum von -18 °C auf die gesetzlich geforderten -15°C. (Sofortmaßnahme)

6. Poröse und defekte Türrahmendichtungen an Kühl- und Gefriergeräten austauschen.

7. Defekte Kälteschutzlamelle ersetzen (Sofortmaßnahme)

8. Kühltheken mit Abdeckungen versehen und außerhalb der Betriebszeiten ausräumen und abschalten.

9. Mitarbeiter anhalten, die Kühlräume und Geräte nur kurzzeitig zu öffnen (Hinweisschil­der anbringen).

10. Kondensatoren der Kühlgeräte in schattigen, gut durchlüfteten Bereichen installieren und regelmäßig reinigen.

11. Glühlampen oder Halogenstrahler gegen Energiesparleuchten austauschen.

12. Warmwasserrohre im Betrieb durchgängig isolieren.

 

Empfehlungen für ein zukünftiges Abwasserreinigungskonzept

Aufgrund der durchgeführten Untersuchungen wird empfohlen, das Abwasserreinigungskon­zept wie folgt zu ändern:

Nach der Vorreinigung und der Speicherung in der 4 Kammergrube soll das Abwasser einer weiteren Behandlungsstufe zugeführt und somit einleitefähig gereinigt werden. Die PKA kann beibehalten werden.

Aufgrund der nachgewiesenen Vorreinigungsleistung der 4-Kammergrube sollte diese beibe­halten werden. Für die zu installierende weitere Behandlungsstufe ist es allerdings sinnvoll, die 4 Kammergrube geringfügig umzubauen, um so die Investitions- und Betriebskosten für den nachfolgenden Reinigungsschritt zu reduzieren. Dabei sollte die Hälfte der 4-Kammer­grube (z.B. Kammer 3 und 4) als Speicherbecken genutzt werden, so dass Stoßbelastungen der nachgeschalteten neuen Anlage durch die Bäckereiabwässer vermieden werden. Dazu müssen die Verbindung der zweiten zur dritten Kammer und die Durchtrittsschlitze verschlossen werden, sodass die ersten Kammern als Sedimentations- und Schlammspeicher­becken funktionieren können. Bei Bedarf sollte ein Überlauf von der 1. und 2. Kammer zur 3. und 4. Kammer vorgesehen werden. Das teilge­reinigte Abwasser läuft dann in die verbundene 3. und 4. Kammer über. Von dort aus wird es dann nach dem Heberprinzip zur nächsten Reinigungsstufe chargenweise gefördert.

Als neue Reinigungsstufe empfehlen wir das Belebungsverfahren im Aufstaubetrieb (Sequen­cing Batch Reactor – SBR-Verfahren)

Es wird empfohlen eine kompakte, betriebsfertige Anlage einzubauen, die der 4-Kammer­grube nachgeschaltet ist. Die Betriebsweise der SBR-Anlage sollte derart erfolgen, dass vor jedem Arbeitstag die 3. und 4. Kammer um je 1/3 geleert sind, um das täglich anfallende Gewerbeabwasser zwischenspeichern zu können.

Das SBR-Verfahren ist eine spezielle Variante des Belebungsverfah­rens. Die Besonderheit dabei ist, dass die einzelnen Prozessphasen (aerobe, anoxische, anae­robe Mischung; Sedi­mentation und Schlammabzug) zeitlich aufeinander folgend im gleichen Becken durchlaufen werden. Dabei können die Eigenschaften des Belebtschlammes durch geeignete Reaktionsbe­dingungen sehr gut gesteuert werden und somit auch die Zusammen­setzung der angesiedelten Mikroorganismen. Auch die Verweilzeit des Abwassers kann durch Auswählen von verschie­denen Zykluszeiten variiert werden. Die Abb. 3-2 zeigt das Verfah­rensschema des SBR-Ver­fahrens.

Konkret gliedert sich ein Zyklus in folgende Phasen:

  1. Füllphase
  2. Mischphase oder Rücklösephase zur biologischen Phosphor‑Elimination (hier nicht erforderlich)
  3. Belüftungsphase zur Oxidation der org. Kohlenstoffverbindungen sowie zur Nitrifika­tion (Nitrifikation hier nicht erforderlich)
  4. Umrührphase zur Denitrifikation des molekular gebundenen Nitrat-Sauerstoffes (hier nicht erforderlich)
  5. Absetzphase zur Trennung des belebten Schlammes vom gereinigten Abwasser
  6. Abzugs- oder Entleerungsphase des gereinigten Abwassers
  7. Phase zum Abzug des entstehenden Überschussschlammes (hier Förderung in die ers­ten Kammern der 4 Kammergruben)

Die Belüftung der Reaktoren erfolgt, wie in der kommunalen Abwassertechnik gebräuchlich, über Membranbelüfter die durch einen Seitenkanalverdichter oder Kompressor gespeist wer­den.

Aufgrund der guten Steuerungsmöglichkeiten dieses Verfahrens kann man es speziell auf die Abwasserzusammensetzung und auf den Abwasseranfall einstellen.

Die zu erwartenden Investitions- und Betriebskosten sind in der Tabelle 3-4 aufgeführt.

Die monatlichen Betriebskosten belaufen sich demnach auf 40,83 €.

Um eine Rückzahlung der Beihilfen aus dem Förderprogramm „Initiative ökologische und nachhaltige Wasserwirtschaft NRW“ zu vermeiden und die Reinigungsleistung weiter zu erhöhen, sollte die vorhandene PKA ertüchtigt und weiterhin in Betrieb bleiben.

Es kann erwartet werden, dass die Ertüchtigung der bestehenden Anlage vom Anlagenhersteller kostenfrei, oder zu geringen Kosten, durchgeführt wird.

 

Projektleitung


Prof. Dr.-Ing. Christof Wetter

Fachbereich Energie · Gebäude · Umwelt
Stegerwaldstraße 39
48565 Steinfurt
Tel: 02551 9-62725
Fax: 02551 9-62717

wetterfh-muensterde

Mitarbeiter


  • Dipl.-Ing. Elmar Brügging M.Sc.

Projektzeitraum:


März 2004 - Juli 2004

Finanzierung


  • Effizienzagentur Nordrhein-Westfalen und Bäckerei Blömker
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