Verfahrenstechnik 6/2017

VERFAHREN UND ANLAGEN

VERFAHREN UND ANLAGEN Einsparpotenzial zu Papier gebracht Effiziente Abwasserbehandlung spart Papierwerk bares Geld Zur Herstellung von Papier werden Unmengen an Wasser benötigt. Hier fallen Entsorgungskosten an, die einen erheblichen Anteil an den Gesamtkosten ausmachen. Das russische Papierwerk Archangelsk Pulp and Paper Mill, kurz APPM, stand vor einem solchen Problem und hat sich bei der Modernisierung seiner Anlage gegen die bisherige Lösung Bandpresse entschieden. Die Papierindustrie setzt große Mengen an Prozesswasser ein. Dementsprechend hoch sind die Anforderungen an die Abwasserbehandlung und an eine energiesparende Abwassertechnik. Weil die Aufbereitung kostspielig ist, haben sich Papierhersteller weltweit in den letzten Jahren sehr engagiert, ihren Wasserbedarf zu verringern. Autoren: Nils Engelke, Beschetnikova Nadezhda, Alexei Raskatov, Flottweg SE, Vilsbiburg Grundsätzlich setzen sich Abwässer von Papierfabriken aus Resten der Faserstoffe oder Substanzen wie De-Inking-Chemikalien, Bleichmittel, Prozesschemikalien und Additiven zusammen. Sie zeichnen sich durch einen hohen chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) aus und werden überwiegend in werkseigenen Kläranlagen zunächst mechanisch und anschließend vollbiologisch aufbereitet. Dabei gehen aktuelle Studien davon aus, dass 75 % der Gesamtkosten bei der industriellen Abwasserreinigung die Entsorgung ausmacht. Ein weiterer, nicht zu unterschätzender Faktor sind mit 21 % die Kosten für den Einsatz von Polymer. Lediglich 4 % entfallen auf die Energiekosten zum Betreiben solcher Entwässerungsanlagen. Diese Studien verdeutlichen, dass mit einer höchst effizienten Entwässerung massiv Kosten gespart werden. Die Herausforderung Vor eben diesem Problem standen Ingenieure 2015 in einem Papierwerk im russischen Archangelsk. Heute produziert Archangelsk P&P mehr als 350 Mio. Schulschreibhefte pro Jahr. Im Jahr 2015 wurde auch das neue Zellstoffwerk in Gang gesetzt, was in absehbarer Zukunft die Leistung der Produktion der hochwertigen Pappe auf 620 000 t/a erhöhen soll. In den letzten Jahren wurde wieder eine Reihe von Maßnahmen durchgeführt und dadurch die Abführung der Schadstoffe in die Umgebung wesentlich reduziert. Eines der Projekte aus dieser Reihe war der Umbau der Kläranlage des Kombinats. Die dort bisher eingesetzten sechs Bandpressen hatten zwar noch Kapazitäten, erzielten jedoch nur noch mäßige Trennergebnisse von 18–22 % Trockensubstanz bei einem Zentrat von 200 mg/l. Ein weiteres Problem war, dass die Menge an Abfall ein Maß erreichte, das die Deponien in der Umgebung vor große Herausforderungen stellte. Man entschied sich daher aus ökologischen Gesichtspunkten dafür, den anfallenden Feststoff thermisch zu behandeln. Das neue Entwässerungssystem musste also in der Lage sein, hervorragende Trennergebnisse zu liefern, damit eine thermische Behandlung trotz alledem rentabel ist. Die Betreiber entschieden sich daher, die bisherigen Systeme durch modernere Anlagen zu ersetzen. Der Vergleich Vor der Erneuerung waren in Archangelsk sechs Bandpressen im Einsatz. Auch für die Erneuerung dachten die Ingenieure wieder über den Einsatz dieser Maschinen nach, da die Bandpresse – in Verbindung 10 VERFAHRENSTECHNIK 6/2017

mit faserhaltigem Abwasser – ein gutes Entwässerungsaggregat darstellt. Heutige Prozesse arbeiten jedoch effizienter, und ein Großteil der Fasern wird bereits vor der eigentlichen Entwässerung aus dem Abwasser abgeführt. Dies hat zur Folge, dass der Filterkuchen keine gute Pressbarkeit aufweist, da die Flüssigphase sehr inkonstant ist. Um dem entgegenzusteuern, versuchen viele Betreiber, dem Filterkuchen zusätzlich Kalk beizumischen und mehr polymeres Flockungsmittel einzusetzen. Die Folge: Der Einsatz von Betriebsstoffen steigt. Dagegen steht die Entwässerung mittels Zentrifuge. Dekanter sind sogenannte Vollmantelschneckenzentrifugen, die es ermöglichen, größere Feststofffrachten kontinuierlich zu entwässern. Im Vergleich zur Bandpresse vereint diese Maschine mehrere Vorteile in sich. Dekanter zeichnen sich durch die kompakte Bauweise aus und sind daher deutlich platzsparender (rund ein Viertel weniger Platzbedarf). Zudem ist eine Zentrifuge ein geschlossenes System. Das hat zur Folge, dass die Geruchsbelästigung deutlich abnimmt und somit auch keine zusätzlichen Entlüftungsanlagen installiert werden müssen. Weiter ist der Bedien- und Reinigungsaufwand deutlich geringer als bei vergleichbaren Systemen. Die beiden entscheidenden Punkte sind jedoch folgende: Ein Dekanter benötigt deutlich weniger Waschwasser, und die Dekanterzentrifuge erzielt in nahezu allen Bereichen bessere Trennergebnisse. Mit diesen Argumenten im Hinterkopf luden die Betreiber der Archangelsk P&P 01 Blick in das Kontrollzentrum: angenehme Bedienung dank automatischer Prozessüberwachung das Unternehmen Flottweg zu Testläufen mit der Dekanterzentrifuge ein. Flottweg lieferte innerhalb weniger Wochen eine mobile Testanlage im Container in die Hafenstadt in Nordrussland. Die Resultate waren eindeutig: Die Bandpressen erreichten ca. 18–22 % Trockensubstanz bei einem Zentrat von 200 mg/l. Die Dekanterzentrifuge der Firma Flottweg erzielte dagegen circa 28–29 % Trockensubstanz bei einem Zentrat um die 80 mg/l. Versuche auf weiteren Anlagen bestätigen diese Ergebnisse. In der Regel werden mit modernen Dekantern ca. 5 % höhere Trockenstoffwerte im Feststoff erzielt, bei gleichzeitig 50 % geringerem Polymerbedarf. An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass bereits 1–2 % Unterschied in der Trockensubstanz massive Auswirkungen auf das Volumen und die Masse des ausgebrachten Schlamms haben und damit einen großen Einfluss auf die Entsorgungsund Transportkosten. Das Ergebnis 02 Dekanterzentrifugen sind geschlossene Systeme, Geruchsemissionen werden auf ein Minimum reduziert Nach intensiven Vergleichen und Tests beider Systeme entschied sich die Archangelsk P&P schlussendlich dafür, fünf Dekanterzentrifugen gemeinsam mit der Firma Flottweg zu installieren. Dabei wurde die Integration der neuen Maschinen in zwei Schritten vorgenommen. Die Zentrifugen wurden nach und nach in Betrieb genommen und ersetzten so schrittweise die bisherigen Bandpressen. Zum aktuellen Zeitpunkt laufen drei Flottweg Dekanter rund um die Uhr. Die zwei weiteren können optional zugeschaltet werden, um Kapazitätsschwankungen im Betrieb optimal aufzufangen. Erste Auswertungen zeigen, wie reibungslos der Übergang von der Bandpresse zum Dekanter funktioniert hat. Ein Dekanter allein verarbeitet rund 50 m³ Schlamm pro Stunde. Das ist ungefähr 1,5- bis zweimal so viel wie eine Bandpresse zuvor. Dabei fahren die Dekanter nicht einmal auf voller Auslastung. In Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Schlammes können die Maschinen bis zu 130 m³/h verarbeiten. Dabei konnte noch ein weiteres, ursprüngliches Ziel erreicht werden: Der entwässerte Faulschlamm ist so trocken, dass er vollständig thermisch behandelt werden kann. Die Ausbringung auf Deponien konnte dadurch komplett eingestellt werden und die gewonnene thermische Energie wird nun verwendet, um das Werk mit Strom zu versorgen. www.flottweg.com Vertrauen – garantiert! Explosionsschutz für Geräte, Komponenten und Baugruppen Geräteprüfung und -zertifizierung nach: – ATEX 2014 / 34/EU für Marktzutritt Europa – international mit IECEx Certificate of Conformity Mehr unter: www.electrosuisse.ch/ex-schutz Electrosuisse.indd ELSU_Inserat_ExSchutz_180x60.indd 1 1 30.06.2016 22.06.16 12:06:53 09:56 VERFAHRENSTECHNIK 6/2017 11