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Verfahrenstechnik 5/2018

Verfahrenstechnik 5/2018

Ressourcen schonen

Ressourcen schonen Kreisläufe in industriellen Anlagen und Prozessen schließen In Deutschland werden rund 90 Prozent des industriell genutzten Wassers als Kühlwasser eingesetzt. Weitere ca. acht Prozent werden für Produktionszwecke genutzt – der Großteil liegt nach Verwendung als Abwasser vor. Um den Wasser- Kreislauf ohne den Umweg über Oberflächengewässer zu schließen, ist ein produktionsintegriertes Wassermanagement sinnvoll. Zu den organischen Abwasserinhaltsstoffen zählen z. B. Zucker, Proteine und Fette, wie sie in lebensmittelverarbeitenden Betrieben anfallen. Aber auch viele Reststoffe der Feinchemieproduktion und -weiterverarbeitung sind organisch. Manche sind toxisch, andere sind biologisch abbaubar und führen daher zum Wachstum von Mikroorganismen im Abwasser oder auf Autorin: Dr. Eva Gilbert, Forschung & Entwicklung, Envirochemie GmbH, Rossdorf berührenden Oberflächen. Die Entfernung organischer Abwasserinhaltsstoffe ist traditionell das primäre Ziel der Abwasserreinigung. Anorganische Salze, die z. T. als Pflanzennährstoffe wirken oder beispielsweise in Form von Schwermetallen hochtoxisch wirken, können mit den heute verfügbaren Aufbereitungstechniken ebenfalls entfernt werden. Ungelöste Abwasserinhaltsstoffe lassen sich abfiltrieren, oder je nach Dichte mittels Flotation oder Sedimentation abtrennen. Bei gelösten Abwasserinhaltsstoffen wäre hierzu zunächst eine Fällung notwendig, um sie in feste Komponenten zu überführen. Je nach Beschaffenheit können sie auch selektiv oxidiert oder über Adsorption bzw. Ionenaustausch spezifisch gebunden werden. Darüber hinaus ist ein Rückhalt mittels Membranfiltration möglich. Kosmetikproduktion In der Kosmetikproduktion werden i. d. R. gelförmige Produkte durch Vermischen von Rohstoffen hergestellt. Je nach Auftragslage findet in solchen Anlagen mehrmals täglich ein Produktionswechsel statt, bei dem die Produktionsanlage ausgespült werden muss. Der dadurch bedingte Produktverlust beträgt – je nach Produkt und Spülweise – etwa 5 %. Im Testbetrieb ließen sich mittels einstufiger Membranfiltration (Nanofiltration) die gespülten Produkte einer Textil- und Haarpflegemittelproduktion aus den Spülwässern zurückgewinnen. Analysen zeigten, dass die Zusammensetzung einiger dieser Sekundärprodukte (hauptsächlich Tenside, Farbstoffe, Duftstoffe, Ethylalkohol) der jenigen der entsprechenden Originalprodukte entsprach. Um solch hohe Sekundärproduktqualitäten zu erzielen, müssen im Einzelfall Membranen mit der passenden Selektivität ausgewählt und optimale Filtrationsbedingungen eingestellt werden. Getränkeabfüllung Bei der Abfüllung von Getränken kommen häufig Recycling-Flaschen zum Einsatz. Für deren erneute Befüllung ist ein optisch und mikrobiologisch einwandfreier Zustand notwendig ist. Um diesen zu gewährleisten, müssen Getränkereste, zerfaserte Etiketten, Etikettierklebstoffe und weitere Verunreinigungen rückstandslos entfernt werden. Um die Flaschen nicht zu zerkratzen, dürfen beim Reinigungsprozess gleichzeitig keine starken mechanischen Kräfte einwirken. Daher werden die Flaschen in speziellen Reinigungsmaschinen im heißen Laugebad gereinigt und anschließend kaskadenartig ausgespritzt. Dadurch reichert sich das Waschwasser u. a. mit Papierfasern, Klebstoffen und Tensiden an. Bei Bierflaschen werden mitunter 14 VERFAHRENSTECHNIK 5/2018

IFAT I TOP-THEMA 01 Mit dem richtigen Konzept zum Wasserrecycling und zur Wärmerückgewinnung lassen sich Energiekosten und bis zu 80 % des Frischwasserbedarfs einsparen auch aluminiumhaltige Etiketten eingesetzt. In der stark alkalischen Waschlauge löst sich das Aluminium, das sich dann ebenfalls im Waschwasser wiederfindet. Ohne diese Aluminiumverunreinigung lassen sich mittels Membranfiltration die gelösten und suspendierten Verunreinigungen entfernen und die filtrierte Waschlauge in die Reinigungsanlage zurückführen. Mit optimal ausgelegten Membrananlagen kann die Waschlauge bei Betriebstemperatur (i. d. R. ca. 80 °C) aufbereitet werden, sodass nicht nur die Waschlauge zurückgewonnen wird, sondern auch die Energie für das Aufheizen der Waschlauge eingespart werden kann. Allerdings kann gelöstes Aluminium nicht mittels Membranfiltration (Ultraoder Nanofiltration) abfiltriert werden. Wenn es über die Etikettierung in die Waschlauge eingetragen wird, wird eine zusätzliche Fällung notwendig. In einer Brauerei wurde z. B. erfolgreich ein neues Konzept zur Entfernung von Aluminium aus Waschlauge eingesetzt, bei dem die Alkalität der Waschlauge erhalten bleibt. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Waschwirkung der Lauge nicht beeinträchtigt wird und die Waschlauge nach Behandlung wieder im Prozess eingesetzt werden kann. Glasverarbeitung Aufgrund der vielfältigen Einsatzbereiche für Glas wird es nach dem Schmelz- und Formgebungsprozess meist mechanisch nachbearbeitet. Durch Schleifen, Schneiden, Fräsen, Bohren oder Polieren bekommt das Glas in die notwendigen geometrischen und optischen Eigenschaften. 02 Schema der Aufbereitungstechniken Abwasserinhaltsstoffe organisch anorganisch Dabei werden diverse Kühl(schmier)mittel, meist Wassersuspensionen mit anorganischen Hilfsmitteln wie Oxiden, Carbiden und Silikaten, eingesetzt. Diese reichern sich mit Glasabrieb an und werden bei der anschließenden Glasreinigung in die Waschwässer verschleppt. Zur Wiederverwendung der eingesetzten Waschwässer und Kühlschmiermittel muss der Glasabrieb entfernt werden und ggf. Wasser von Kühlschmiermittel getrennt werden. Je nach Anwendungsfall kann dies vorteilhafterweise mittels Flockung oder Filtration erfolgen. In beiden Fällen ist ein Kreislaufbehälter zur Zwischenspeicherung notwendig, aus dem der Glasschlamm am Behälterboden abgezogen wird. Wenn kein absolut feststofffreies Kühlschmiermittel notwendig ist, kann der Glasschlamm mit auf den speziellen Anwendungsfall abgestimmten organischen Flockungsmitteln aufbereitet werden. Anschließend wird der geflockte Glasschlamm mittels Sedimentation vom gereinigten Kühlschmiermittel getrennt. Auch das Waschwasser kann über eine Flockung und Sedimentation aufbereitet werden, muss gelöst ungelöst gelöst ungelöst Biologische Oxidation Chemische Oxidation Adsorption Filtration Flotation / Sedimentation Fällung – Flockung Membranfiltration Ionenaustausch Filtration Flotation / Sedimentation dann jedoch noch über eine Filtration von feinsten Partikeln befreit werden. Fruchtsaftproduktion Im Bereich der Lebensmittelproduktion stehen der Wiederverwendung von Abwasser generell hygienische Bedenken gegenüber. Daher werden anfallende Produktionsabwässer nach Aufbereitung für Reinigungs- und Kühlzwecke weiterverwendet. Zur Herstellung von Fruchtsaftkonzentraten wird Fruchtmaische thermisch aufkonzentriert, wobei ein gering belastetes Kondensat entsteht, das direkt weiterverwendet werden kann. Die Waschwässer, die bei der Reinigung der Früchte und dem Spülen und/oder Desinfizieren der Anlage anfallen, enthalten gelöste und ungelöste organische Inhaltsstoffe in hohen Konzentrationen. Ein Konzept, um entsprechende Wasserqualitäten nach Lebensmittelstandards für den Einsatz z. B. als Waschwasser oder auch Kühlwasser oder Kesselspeisewasser zu erreichen, wird derzeit erprobt. Dabei werden die organischen Inhaltsstoffe durch eine biologische Oxidation weitgehend entfernt. In einer anschließenden Membranfiltration (UF) werden die Mikroorganismen sowie Reste von ungelösten Inhaltsstoffen abgetrennt. Durch eine chemische Oxidation (Ozon) werden Reste der gelösten organischen Inhaltsstoffe entfernt, z. B. die nicht biologisch oxidiert werden können. Dann müssen jedoch in einer anschließenden Adsorption (Aktivkohle) Transformationsprodukte und Reste des Oxidationsmittels entfernt werden. Durch eine Membranfiltration (Umkehrosmose) können gelöste anorganische Stoffe aus dem Wasser entfernt werden, sodass das Wasser eine Reinwasserqualität aufweist. Halle A2, Stand 245 Fotos: Fotolia (#8707947, nonameman), Envirochemie www.envirochemie.com VERFAHRENSTECHNIK 5/2018 15

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