Verfahrenstechnik 6/2018

VERFAHREN UND ANLAGEN I

VERFAHREN UND ANLAGEN I ACHEMA Quelle nachhaltiger Energie Biogasgewinnung aus hochbelasteten Produktionsabwässern Brauereien, Papiermühlen, Zuckerfabriken oder pharmazeutische Betriebe: Wo industrielles Abwasser mit einem hohen Anteil an organischen Inhaltsstoffen anfällt, kann die darin enthaltene Energie nutzbringend zurückgewonnen werden. Konventionelle aerobe Aufbereitungsverfahren werden dabei durch vorgeschaltete anaerobe Technologien ergänzt oder – je nach Anwendung – auch komplett ersetzt, was betriebswirtschaftlich wie auch verfahrenstechnisch mit vielfältigen Vorteilen verbunden ist. Autor: Tobias Jungke, Referent Unternehmenskommunikation, Veolia Water Technologies Deutschland GmbH, Celle Wichtigstes Kriterium für einen wirksamen und sinnvollen Einsatz anaerober Technologien ist der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) des jeweiligen Abwassers. Als Summenparameter gibt der CSB-Wert Aufschluss über die Gesamtbelastung des Abwassers an organischen Verbindungen wie bspw. Ethanol, Zucker oder löslicher Stärke. Eine technisch sinnvolle und betriebswirtschaftlich rentable Gewinnung von Biogas ist erst ab einem CSB-Wert von mindestens 1 000 mg/l gegeben – ein Wert, der in der Praxis bei zahlreichen industriellen Prozessen um ein Vielfaches übertroffen wird. So schwankt der CSB-Wert von unbehandeltem Brauereiabwasser bspw. zwischen 2 000 und 6 000 mg/l, in der Papierproduktion werden Werte bis zu 8 000 mg/l und mehr erreicht, in chemisch-pharmazeutischen Betrieben geht es bis hin zu 20 000 mg/l und weit darüber hinaus. Weniger Biomasse, geringere Entsorgungskosten Um energiereiches Biogas zu gewinnen, spielt bei der Auslegung einer entsprechenden Vorbehandlungsanlage neben dem CSB auch das tatsächliche Abwasseraufkommen eine wichtige Rolle. Anaerobe Technologien eignen sich dabei nicht nur für Großbetriebe mit hohen CSB-Frachten, vielmehr kann die Rentabilität des Verfahrens bereits bei CSB-Frachten ab 1 000 kg/d gegeben sein. Neben der Erzeugung von nutzbarem Biogas spielt dabei die Überschussschlammproduktion eine entscheidende Rolle. Bei aeroben Verfahren werden die organischen Inhaltsstoffe durch Oxidation primär in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt; übrig bleiben erhebliche Mengen an Biomasse, die mit hohem Kostenaufwand entsorgt werden müssen. Im Gegensatz dazu erzeugen anaerobe Technologien aus den organischen Abwasserbestandteilen in erster Linie Biogas, sodass die Restmengen an Biomasse wesentlich geringer ausfallen und sogar ein verkaufsfähiges Produkt darstellen. Darüber hinaus benötigen anaerobe Anlagen nur ca. 1/10 der Energie, die der Betrieb aerober Sys teme erfordert. Bewährte Standardverfahren kombiniert Was die technische Umsetzung der Biogasgewinnung aus industriellen Abwässern angeht, bildet das von Veolia Water Technologies entwickelte, patentierte Verfahren Biobed Advanced eine fortschrittliche und effiziente Methode auf dem Gebiet der Anaerobtechnik. Biobed Advanced ist eine Kombination der Reaktortypen UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) und EGSB (Expanded Granular Sludge Bed), die bereits 20 VERFAHRENSTECHNIK 6/2018

seit Jahrzehnten den Standard zur Vorbehandlung industrieller Abwässer darstellen. Biobed Advanced vereint die hohen CSB- Abbauraten von UASB-Systemen mit den vergleichsweise geringen Investitionskosten einer EGSB-Anlage und zeichnet sich darüber hinaus durch ein neues Reaktordesign, eine kompakte Bauweise und einen relativ geringen Platzbedarf der gesamten Anlage aus. Das Funktionsprinzip bleibt indes unverändert: Nach der Einstellung auf den anaeroben Prozess (Anpassung von pH-Wert und Temperatur) durchströmt das Rohwasser den mit Biomasse- Pellets gefüllten Reaktor, wobei die organischen Inhaltsstoffe abgebaut und in Biogas umgewandelt werden. Kompakte Bauweise, keine Geruchsemissionen Um Platz, Material und damit auch Kosten zu sparen, ist das Abscheider-Modul im oberen Teil der Anlage so ausgelegt, dass Flüssigkeit und Gas mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit aufwärts strömen können. Die für den Prozess erforderliche Abscheiderfläche kann dadurch begrenzt werden. Im Abscheider-Modul werden Biogas, das vorbehandelte Abwasser und die Biomasse (Pellets) voneinander getrennt; die Pellets sinken auf den Reaktorboden und verbleiben so im Reaktor. Die für den anaeroben Prozess vorteilhafte Geschlossenheit des Systems bietet gegenüber anderen anaeroben Verfahren auch den Vorzug, dass keine Gase in die Umgebung der Anlage entweichen können. Störende Geruchsemissionen sind dadurch ausgeschlossen, darüber hinaus sichert die Konstruktion auch unter hohem Betriebsdruck die Stabilität des Prozesses und verhindert das Entstehen explosiver Gasgemische innerhalb des Reaktors. Über die Vorbehandlung in Biobed-Advanced-Anlagen können bis zu 85 % der organischen Fracht abgebaut werden, bei bestimmten Abwässern auch mehr als 95 %. Der CSB wird dabei so weit reduziert, dass das vorbehandelte Abwasser zur weiteren Reinigung auch kostengünstig indirekt eingeleitet werden kann. Die hohe CSB-Abbaurate im Biobed-Reaktor trägt somit dazu bei, die Kosten einer üblicherweise notwendigen, aeroben Nachbehandlung so gering wie möglich zu halten. Biogas-Ertrag garantiert hohe Rentabilität Die Rentabilitätsrechnung fällt für die Betreiber von Biobed-Advanced-Systemen außerordentlich günstig aus, entsprechende Investitionen rechnen sich bereits bei einem vergleichsweise geringen Abwasseraufkommen. Den wichtigsten Faktor bildet dabei das erzeugte Biogas: je Kilogramm abgebauter CSB-Fracht können 0,4 bis 0,5 Nm 3 Biogas erzeugt werden. Bei einer Abwassermenge von 6 000 m 3 und einer CSB-Fracht von 24 000 kg/d entspricht das einem jährlichen Biogas-Ertrag von ca. 4 Mio. m 3 . Je nach Energiegehalt des Biogases und abhängig vom Wirkungsgrad der Umwandlung stehen am Ende der Rechnung pro Jahr mehrere tausend Megawattstunden an Strom- und Wärmeenergie, erzeugt aus industriellem Abwasser. Halle 6.1, Stand B70 www.veoliawatertechnologies.com FEINSTE FILTRATION Garantiert maximale Hygiene Filtration Group verfügt über lange Erfahrung in der Bereitstellung von Filtrations- und Separationstechnologien, um den Anforderungen der chemischverarbeitenden Industrie gerecht zu werden. Biogas Rücklauf Biogas- Sammelstelle 3-Phasen- Abscheider KONTAKT Besuchen Sie uns: Frankfurta.M. - 11.-15. Juni Halle6.0-StandD85 Zulauf Pellet- Biomasse-Bett Filtration Group GmbH (ehemals MAHLE Industriefiltration GmbH) Schleifbachweg 45 74613 Öhringen Telefon: + 49 7941 64 66-0 Fax: + 49 7941 64 66-429 Email: fm.de.sales@filtrationgroup.com Website: www.filtrationgroup.com/mahle Im Biobed-Advanced-Reaktor stellt ein spezielles Zulauf-Verteilungssystem die gleichmäßige Verteilung über die gesamte Reaktorfläche sicher