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Verfahrenstechnik 6/2016

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TOP-THEMA I TITEL Vom

TOP-THEMA I TITEL Vom Frischwasser bis zum Abwasser Ölfreier Sauerstoff für den Wasserkreislauf in der Papierherstellung Norbert Barlmeyer Wasser ist das Lebenselixier jeder Papierfabrik. Sparsamer Umgang mit diesem wertvollen Element und eine sorgfältige Aufbereitung vor der Einleitung in ein Gewässer sind unabdingbare Voraussetzungen für ein nach höchsten ökonomischen und ökologischen Standards arbeitendes Unternehmen. Dabei erfüllt die ölfreie Sauerstoff- Produktion sowohl im Frisch- als auch im Abwasserbereich bei einem Papierhersteller zentrale Aufgaben. Autor: Norbert Barlmeyer, Presse-Arbeit für die Drucklufttechnik, Bielefeld UPM Nordland Papier produziert ungestrichene und gestrichene Schreib- und Druckpapiere. Die Dörpener Feinpapierfabrik ist die größte ihrer Art in Europa und produziert auf vier Papier- und zwei Streichmaschinen bis zu 1,4 Mio. t Feinpapier jährlich. Das in der Produktion benötigte Frischwasser wird dem werkseigenen Brunnen entnommen. Anfallendes Abwasser wird in einer erst mechanisch und dann biologisch arbeitenden Kläranlage mit einer Kapazität von maximal 650 m³/h aufbereitet und dann als voll gereinigtes Wasser in die Ems eingeleitet. In der mechanischen Aufbereitung durchläuft das Abwasser zunächst einen Abwasser-Sammelsumpf. Im anschließenden Abwasserpuffer wird es in Menge und Qualität angeglichen und in der Vorklärung, den sogenannten Stofffängern, sedimentiert. Hier anfallender Faser- und Papierschlamm wird nach der Entwässerung in vier Schneckenpressen der Weiterverwendung zugeführt. Das jetzt noch etwa 40 °C warme Abwasser wird dann für eine optimale Aufbereitung im nachfolgenden biologisch arbeitenden Klärbereich ungefähr auf 30 °C zurückgekühlt. Zweistufige biologische Abwasser-Aufbereitung Als Voraussetzung für einen besonders wirksamen Abbau des im Abwasser enthaltenen Kohlenstoffs erfolgt die biologische Aufbereitung bei UPM Nordland Papier zweistufig: zunächst werden die leicht und dann die schwerer abbaubaren Kohlenstoffe aus dem Abwasser entfernt. In der ersten Stufe arbeitete zunächst eine Tropfkörper- Anlage. Kontinuierlich gestiegene Abwassermengen führten 2012 zum Wechsel des Aufbereitungssystems und zur Installation eines sog. Schwebebett-Reaktors, einem Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). Hier entziehen aerobe Mikroorganismen dem Abwasser die größten organischen Verschmutzungen. Der oberirdisch installierte Reaktor besteht aus zwei runden, parallel betriebenen Becken (Bauhöhe 12 m, Fassungsvermögen je 1200 m³), in die das zurückgekühlte Abwasser zusammen mit dem Filtrat aus den Schneckenpressen und dem eingedickten Überschuss-Schlamm der Nachklärbecken eingeleitet wird. Bei dem „schwebenden Bett“ handelt es sich um ca. 5 cm große Kunststoffkörper (Carrier). Sie 18 VERFAHRENSTECHNIK 6/2016

WAREX VALVE GMBH 01 Drehkolbenverdichter tendieren im niedrigen Druckbereich eher zum Roots- Prinzip eines Drehkolbengebläses, in höheren Druckbereichen eher zur inneren Verdichtung eines Schraubenverdichters schweben frei im Abwasser und bieten den festbettliebenden Mikroorganismen eine ideale Aufwuchsfläche. Zur Unterstützung der Arbeit und der Vermehrung dieser Bakterien wird Sauerstoff über Ausströmer auf dem Behälterboden eingeleitet (vorgegebener Sauerstoffüberschuss: 3,5 mg/l). Der benötigte Sauerstoff wird seit der Inbetriebnahme des Schwebebett-Reaktors von zwei Pilotanlagen aus der erweiterten Aerzen Drehkolbenverdichter-Baureihe Delta Hybrid mit einer Antriebsleistung von je 250 kW (D98 H, Volumenstrom 1440– 5880 m³/h) erzeugt. Die Anlagen sind für einen Höchstdruck von 1500 mbar ausgelegt. Sie werden über die integrierte Steuerung Aertronic und Frequenzumrichter bedarfsabhängig gefahren und beliefern die 12 m hohen Reaktor-Becken mit einem konstanten Höchstdruck von 1400 mbar. Eine Anlage deckt jeweils den Bedarf, die zweite wird als Redundanz für den wöchentlichen Wechsel vorgehalten. Die aktive Anlage arbeitet mit höchster Wirtschaftlichkeit im optimalen Leistungsbereich zwischen 60 und 80 % der Maximalleistung (entsprechend einer Liefermenge von ca. 55 bis 75 m³/min). „Bei diesen Anlagen handelte es sich um einen Feldversuch. Da die Anlagen zu unserer vollen Zufriedenheit arbeiten, war eine letztendliche Übernahme gewünscht. Im ersten Betriebsjahr wurden die Anlagen vom Hersteller laufend fernüberwacht. Da sie sich als sehr zuverlässig arbeitende Systeme erwiesen haben, konnte die laufende werksseitige Überwachung inzwischen auf die übliche Betreuung und Wartung durch den Hersteller reduziert werden“, erklärt Abwassermeister Frank Berlage. In der anschließenden zweiten Stufe der biologischen Aufbereitung, der sogenannten Belebtschlamm-Stufe, passiert das Abwasser zunächst ein rundes oberirdisches Belebungsbecken (Belebungsbecken 1), in dem die hier tätigen Bakterien ebenfalls durch Sauerstoff-Zufuhr unterstützt werden. Erzeugt wird die ser Sauerstoff seit 2009 durch zwei parallel betriebene, drehzahlgeregelte Aerzen Drehkolbengebläse der Baureihe Delta Blower (GM 35S, max. 2274 m³/h, 1000 mbar). In den nachfolgenden drei in die Erde eingelassenen betonierten und 2,7 m tiefen Belebungsbecken 2–4 wird der erforderliche Sauerstoff durch Kreiselbelüfter über die Wasseroberfläche zugeführt. Danach passiert das Abwasser ein Entgasungsbecken und vier parallel arbeitende Nachklärbecken. Hier anfallender überschüssiger Bioschlamm wird über zwei parallele Scheibeneindicker dem bereits oben erwähnten Egalisierbehälter für Faser- und Papierschlamm und dann den nachfolgenden Schneckenpressen zugeführt. Das Filtrat aus dem Scheibeneindicker wird zur nochmaligen Aufbereitung erneut in die Schwebebett-Reaktoren zurückgeleitet. Bevor das gereinigte Abwasser in die Ems eingeleitet wird, hält ein zusätzlicher Klarwasserfilter noch feinste Restverschmutzungen zurück. Durch die mehrstufige Aufbereitung wird für das gereinigte Abwasser ein BSB-Abbau von 98 % erreicht. Obwohl der Überwachungswert für die Restbelastung auf max. 20 mg/l begrenzt ist, wird im Normalfall ein Einleitungswert in das Gewässer unter 10 mg/l und damit voll gereinigtes Wasser erreicht. Seit fast 50 Jahren gemeinsam stark „Unsere Zusammenarbeit mit der Aerzener Maschinenfabrik begann 1968, als wir zwei Drehkolbengebläse zur Rückspülung der Kiesfilter im Frischwasser-Bereich installierten. Diese inzwischen 48 Jahre alten Anlagen arbeiten bis heute störungsfrei. Dieser Qualitätsbeweis war wesentlich mitentscheidend für die Installation weiterer Aerzen-Anlagen in den folgenden Jahren“, betont Dipl.-Ing. Hartmut Wagener, Betriebsingenieur im Bereich Versorgungsbetrieb. „Deshalb versorgen seit 2010 zwei weitere Aerzen Drehkolbengebläse aus der Baureihe Delta Blower GM 35S G5 (Volumenstrom 540–2310 m³/h) das Belebungsbecken 1. Und zuletzt haben wir 2012 zwei Aerzen Drehkolbenverdichter der neuen Baureihe Delta Hybrid für die Belüftung unserer zwei neuen Schwebebett-Reaktoren installiert.“ Zunächst hatte die Aerzener Maschinenfabrik die Baureihe Delta Hybrid für Antriebsleistungen von 37–132 kW (Volumenströme 670–3500 m³/h) und für Überdrücke bis 800, 1000 und 1500 mbar sowie für Unterdrücke bis –700 mbar entwickelt. Diese Anlagen wurden in einem breit angelegten Feldversuch in unterschiedlichsten Branchen unter harten Praxisbedingungen erfolgreich erprobt und auf der Ifat 2010 der Öffentlichkeit erstmalig offiziell vorgestellt. Inzwischen haben die Spezialisten aus Aerzen Aggre- MEHR ALS NUR EIN PARTNER! Europa Australien Production 1525 m 2 Warehouse Made in Germany Powder and Bulk Technology Asien Afrika Amerika Engineering Special Valves WAREX VALVE GmbH I Stauverbrink 2 I D-48308 Senden, Germany Telefon +49 (0) 25 36 - 99 58-0 I sales@warex-valve.com I www.warex-valve.com

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