Industrial Green Tec‐Conference Hannover, 09.04.2014 Ressourcen schonen, Betriebskosten senken: Abwasser‐Recycling am Beispiel DuPont
Referent: Dr. Klaus Hagen VWS / Berkefeld / Krüger Wabag Chr.‐Ritter‐v.‐Langheinrich‐Str. 7 95448 Bayreuth Tel. 0921 – 150 879‐326 Fax 0921 – 150 879‐444 Mobil: 0174 – 3391013 E‐Mail:
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Veolia Water Solutions & Technologies Deutschland
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Vom Familienunternehmen zum Global Player: Unternehmensentwicklung Veolia Water Solutions & Technologies in Deutschland 1892: Wilhelm Berkefeld gründet sein Unternehmen in Celle 1924: Gründung der Wabag in Breslau 1937: Walter Lorch gründet ELGA Ltd. Wilhelm Berkefeld
1975: Gründung RWO Marine Technology in Bremen 1999: ELGA LabWater als globaler Markenname bei Veolia 2004: Berkefeld, RWO und WABAG werden Teil der Veolia Gruppe 2006: ELGA Berkefeld, ELGA LabWater, Krüger WABAG und RWO wachsen unter dem Dach der Veolia Water Solutions & Technologies DACH zusammen und bilden eines der führenden Unternehmen in der Wasseraufbereitung 2008: Gründung der AQUANTIS GmbH in Ratingen 2009: Zusammenschluss der Krüger WABAG GmbH und Berkefeld GmbH zur VWS Deutschland GmbH 2012: Jubiläum 120 Jahre Marke Berkefeld
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Flächendeckende Präsenz: VWS Deutschland Bremen: RWO
Celle: Berkefeld
• Maritime Wasseraufbereitung
• Hauptsitz Deutschland • Prozesswasser • Getränkewasser • Aquafab Fertigung • Service‐Zentrale • Wasser ‐ Labor
Zwenkau: Berkefeld
Ratingen: Aquantis •Industrielles Abwasser • Membran Business Center
• Kraftwerke • Kommunen
Bayreuth: Krüger WABAG • Kommunalkunden • Service
In den Regionen: 60 Service‐Techniker 40 Vertriebs‐Ingenieure 4
Zahlen & Fakten 2012: VWS Deutschland
VWS Deutschland GmbH insgesamt Jahresumsatz Mitarbeiter
65 Mio. € 350
Das Unternehmen ist unter anderem nach ISO 9001 sowie SCC** zertifiziert und verfügt über ein Umweltmanagement gemäß ISO 14001.
Einer der führenden Anbieter von Technologien zur Wasseraufbereitung in Deutschland
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Stammsitz in Celle – Infrastruktur: VWS DACH
Fertigung in Celle: Größter Fertigungsstandort von VWS weltweit • Fertigung von Serienprodukten • Montage von Engineered Systems
Labor zur umfassenden Untersuchung von Wasserproben
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Unsere Kunden Gebäude‐ und Schwimmbadtechnik Getränke‐ und Nahrungsmittelindustrie Energieerzeugung Chemieindustrie Hilfsorganisationen Laboratorien Kommunen Schiffe / Offshore‐Plattformen
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Inhaltsverzeichnis
1. Ausgangssituation 2. Konzeptidee 3. Recycling-Anlage 4. Teilergebnisse Pilotversuche 5. Ergebnisse Großanlage 6. Umwelteffekt 7. Einsparung 8. Zusammenfassung
1. Ausgangssituation
800.000 m³/a Trinkwasser wurden von den Wasserwerken bezogen
600.000 m³/a Abwasser aus DuPont`s vollbiologischer Werkskläranlage wurden in die „Lippe“ eingeleitet
1. Ausgangssituation
Schema biologische Werkskläranlage
2. Konzeptidee
Es sollen 85 % des Abwassers wiederwerwendet werden durch ein Projekt:
„Abwasser-Recycling in einem chemischen Betrieb – Eine ökonomische Lösung durch Kombination innovativer Verfahrenstechnologien“
2. Konzeptidee
Bezeichnung
Qualität
Herkunft/ Herstellung
Verwendung
Gesamtnutzung/ Mengenbedarf
Wasserbezug/ Nachspeisung
Vollentsalztes Wasser
Höchste Qualität (Klasse A)
aus Trinkwasser nach Ionenaustausch
a) Lösungsmittel für Grundchemikalien b) Endproduktbehandlung c) Analytik
75.000 m³/a
75.000 m³/a
Trinkwasser
hohe Qualität (Klasse B)
Wasserwerke der Gelsenwasser AG
a) b) c) d)
299.000 m³/a
190.000 m²/a
Enthärtetes Wasser
gehobene Qualität (Klasse C)
aus Brauchwasser nach Ionenaustausch
a) Dampkesselbetrieb b) Endproduktbehandlung
460.000 m³/a
200.000 m³/a
Brauchwasser
niedrige Qualität (Klasse D)
aus Trinkwasser nach Kreislaufführung und Aufbereitung
a) Granulierprozess b) Reinigungsarbeiten
436.000 m³/a
210.000 m³/a
Kühlturmzusatzwasser
niedrigste Qualität (Klasse E)
aus Brauchwasser mit Kreislaufführung und Aufbereitung
Kühlung von Apperaten und Rückkühlung von Kälteanlagen
8.775.000 m³/a
125.000 m²/a
Summe
Klassen A - E
20.045.000 m³/a
800.000 m³/a
Wassercharakteristik
Küche/ Kantine Sanitäreinrichtungen Granulierprozess Herstellung von VE-Wasser (Klasse A)
3. Recycling‐Anlage
Alternating AerobicAnoxicsludge process
Gesamtbudget: Investitionskosten: mit Life-Förderung von: Betriebskosteneinsparung:
Die Abwasser-Recycling- Anlage
4,4 Mio € 3,0 Mio € 0,9 Mio € 0,7 Mio €
Hyperfiltration nach dem Prinzip UmkehrOsmose
3. Recycling‐Anlage
Verbindung der Prozessstufen
3. Recycling‐Anlage
Vorstellung des Anlagenkonzeptes Abwasserrecycling Du Pont – Schema AAA
3. Recycling‐Anlage
Anlagenaufbau
3. Recycling‐Anlage Entfernung von Wasserinhaltsstoffen durch Membranfiltration unterschiedlicher Trenngrößen
Abgrenzung Membran
3. Recycling‐Anlage
Ultrafiltrations-Modul „Innenansicht“
3. Recycling‐Anlage
Zielstellung der einzelnen Straßen Zielsetzung AAA‐Bioaktiv‐Verfahren*) ‐
‐
Weitergehende Eliminierung von → Stickstoffverbindungen → Phosphorverbindungen → Kohlenstoffverbindungen Optimierung der bestehenden Anlage ohne Beckenvergrößerung
*) Alternating Aerobic‐Anoxic activated sludge process
3. Recycling‐Anlage
Zielsetzung Ultrafiltration -
-
Abtrennung von → Bakterien → Parasiten → Viren, → partikulärem CSB → Partikeln, Kolloiden etc. → partikulärem Phosphat Betrieb bei niedrigem Druckverlust Sichere Abtrennung auch bei höherem Feststoffgehalt kompakte Bauweise
3. Recycling‐Anlage
Zielsetzung Aktivkohlefilter -
Abtrennung von adsorbierbaren gelösten organischen Inhaltsstoffen
-
Reduzierung des Biofouling auf der UO durch DOC-Reduzierung
-
Arbeiten des Filters als biologischer Reaktor
3. Recycling‐Anlage
Zielsetzung UV-Anlage -
Desinfektion evtl. vorhandenere Keime
-
Ersatz der Chlorung/ Entchlorung vor UO
-
Reststofffreie Desinfektion
3. Recycling‐Anlage
Zielsetzung Hyperfiltration/ Umkehrosmose Reduzierung → des Gesamtsalzgehaltes und hier vor allem der Gesamthärte → der gelösten Stickstoffverbindungen → der gelösten, schwer adsorbierbaren Kohlenstoffverbindungen Vermeidung von Regenerierchemikalien kompakte Bauweise
3. Recycling‐Anlage
Zielsetzung Ionenaustauscheranlage -
Reduzierung der Resthärte
-
Optimierung Salzverbrauch bei Regeneration durch Gegenstromprinzip
3. Recycling‐Anlage
Aufbau der Membranstufen + Reinigung Aufbau/ Betrieb Ultrafiltration -
Aufteilung der Ablaufmenge KA auf 4 Straßen
-
PES-Module mit 0,01 µm Porenweite
-
4 Module (à 20 m² Membranfläche) im Druckrohr
-
Dead-End-Betrieb
-
Reinigung mit Permeat, teilweise unter Zugabe von H2O2 oder NaOH
-
Chemische Reinigung mit Chlorbleichlauge nach 4 Wochen
3. Recycling‐Anlage
Membransystem (UF): Polyethersulfon Pore size 0.01 µm Entfernung von Bakterien Hyperfiltration (UO): Wickelmodultechnik Polyamid Reduzierung von Salzen (Wasserhärte)
4. Ergebnisse Pilotversuche
Parameter
Einheit
Zulauf
Ablauf
Zielwerte
CSB
mg/l
47
2
`-
95%
TOC
mg/l
22
2
7
90%
Phosphor
mg/l
1,55
0,01
0,1
99%
Stickstoff
mg/l
38
4
< 10
89%
Eisen
mg/l
0,14
0,01
0,5 - 0,1
93%
Gesamthärte
°dH
11
0,02
0,03 °dH
99%
Leitfähigkeit
µS/cm
1.116
54
200 - 300
95%
SAK 254
m-1
15
2
`-
86%
Trübung
FNU
12
n.n.
`-
KBE/ml
160
2
< 10.000
Keimzahl (20°C)
Reinigungsziele und –effekt Pilotversuche
Abbau
`99%
4. Ergebnisse Pilotversuche
Ergebnisse der Pilotversuche Im Zuge der Pilotversuche wurden nicht nur das Gesamtergebnis des Verfahrens betrachtet sondern auch die Reinigungsleistung der einzelnen Verfahrensstufen mit dem Ziel einer Optimierung der Systeme im Hinblick auf: -
deren Notwendigkeit zur Erreichung der Zielwerte
-
Optimierung der Anlagenbemessung
-
Minimierung der Betriebsmittelverbräuche.
4. Ergebnisse Pilotversuche
Reinigungsleistung Gesamtanlage UF/ UO Pilotversuche
5. Ergebnisse Großanlage
Parameter
Einheit
Zulauf
Permeat UO Pilotversuche
Permeat UO Großanlage
Leitfähigkeit
µS/cm
1100
54
< 10
Gesamthärte
°dH
9,9
< 0,02
< 0,05
Phosphor
mg/l
< 1,0
< 0,1
< 0,1
Stickstoff
mg/l
< 50
2,9
3,7
TOC
mg/l
25
< 2,0
< 1,5
Koloniezahl
1/ml, 20°C
> 10.000
2
0
Koloniezahl
1/ml, 30°C
> 10.000
18
0
6. Umwelteffekt
6. Umwelteffekt
Parameter
vorher
nachher
Umwelteffekt
Trinkwasserbezug
800.000 m³/a
310.000 m³/a
- 490.000 m³/a
- 61 %
Abwasservolumen
600.000 m²/a
110.000 m³/a
- 490.000 m³/a
- 82 %
Chem. Sauerstoffbedarf
35,2 t/a
30 t/a
- 5,2 t/a
- 15%
Stickstoff
23,6 t/a
9,4 t/a
- 14,2 t/a
- 60 %
Phosphor
0,9 t/a
0,3 t/a
- 0,6 t/a
- 67 %
390,2 t/a
280 t/a
- 110,2 t/a
- 28 %
---
1,3 t/a
+ 0,5 t/a
+ n.n.
Lösliche Salze
Aktivkohle zur Aufbereitung
Umwelteffekt – Ergebnis aus 2002
7. Einsparung
Jährliche Einsparung durch Abwasserrecycling: ca. 800.000 €
8. Zusammenfassung
-
mehr als 13 Jahre stabiler Betrieb
-
deutliche Entlastung der Umwelt
-
ca. 800.000 €/a Einsparung
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Referent: Dr. Klaus Hagen VWS / Berkefeld / Krüger Wabag Chr.‐Ritter‐v.‐Langheinrich‐Str. 7 95448 Bayreuth Tel. 0921 – 150 879‐326 Fax 0921 – 150 879‐444 Mobil: 0174 – 3391013 E‐Mail:
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