Zielsetzung und Anlass des Vorhabens:
Die ITEX Gaebler-Industrie-Textilflege GmbH & Co. KG ist ein Unternehmen, das sich auf Berufskleidungs- und Textilleasing spezialisiert hat. Vor Projektbeginn fand keine Wasserbehandlung statt. Die Abwasserteilströme wurden gesammelt, zum Hauptkontrollschacht gepumpt und flossen von dort im Überlauf in den Kanal, wobei keine Angaben über die Wassermengen existierten.
Ziel des Projektes lag darin, die bestehenden Verbräuche an Wasser, Waschmittel und Energie im Unternehmen mit Hilfe einer optimalen Nutzung der anfallenden Regenwassermengen und der Wiederaufbereitung des Brauchwassers mit Hilfe von Mikro - und Nanofiltration zu minimieren.
Der jährliche Verbrauch von ca. 37.000 m3 Frischwasser sollte dabei um ca. 80 % verringert werden. Zusätzlich sollten ca. 15 % der verwendeten Waschmittel eingespart werden.
Fazit:
Die Vorreinigung von Schmutzwässern vor dem Passieren von Membrantrennanlagen wird von vielen Anlagenherstellern bei Angebotserstellung vernachlässigt; Nachrüstungen wie im vorliegenden Fall sind die mit zusätzlichem Zeit- und Kostenaufwand verbundenen Folgen.
Ebenso wird von Anlagenherstellern häufig der Vorversuchsphase zu wenig Bedeutung zugemessen; es sollte bei neuen Anlagenkonzepten darauf geachtet werden, dass ausführliche Versuche an Versuchsanlagen mit Prozesswässern über mehrere Wochen im Betrieb durchgeführt werden. Nur dann kann die Eignung der einzusetzenden Module in Bezug auf die Prozesswasserinhaltsstoffe sicher festgestellt werden.
Die Einsparpotentiale im Bereich des Wasserverbrauchs und der Wärmeenergie müssen vor dem Hintergrund der hohen Betriebskosten einer solchen Anlage (Stromverbrauch, Wartung und Reparatur) kritisch betrachtet werden.
Für die weitere Optimierung der Anlage wurde in 2004 ein Klärdekanter in den Prozesskreislauf integriert. Zudem wurde die Nanofiltration in eine Umkehrosmose umgewandelt und damit die Reinigungsleistung des Systems stabilisiert.
Bei der Batterieherstellung fallen beim Saeurefreiwaschen der formierten Elektroden grosse Mengen Abwasser an, die mit Schwefelsaeure, Blei und anderen Schwermetallen belastet sind. Zur Verminderung dieser Belastungen werden bisher die mehrstufige Kaskadenspuelung im Gegenstrom und Ableitung des anfallenden Spuelkonzentrats ueber eine Neutralisationsfaellung oder die Kreislauffuehrung ueber eine dreistufige Faellung nach dem Walhalla-Verfahren eingesetzt. Nachteilig hierbei ist der Schlammanfall, der mit grossem Aufwand verwertet werden muss. Im vorliegenden Vorhaben wird der Gesamtanfall von Abwasser im Bereich der Elektrodenwaesche durch die Anwendung und Optimierung von physikalischen Kreislaufbehandlungsverfahren mindestens halbiert und die anfallenden Reststoffe intern oder extern verwertet. Folgende Verfahrenskombinationen kommen zur Anwendung. Optimierung des Waschverfahrens zur Erhoehung der Konzentration der Spuelwaesser und Minimierung der Wassermenge. Entfernung des feinpartikulaer vorhandenen Bleis durch eine optimierte Mikrofiltration. Der zurueckgehaltene Bleischlamm kann in der Sekundaerverhuettung wieder eingesetzt werden. Entfernung der geloesten Schwermetalle durch Kationentauscher. Aufkonzentrierung der Loesung durch eine Elektrodialyse. Die hierbei erzeugte 10-prozentige Schwefelsaeure wird in die Produktion zurueckgefuehrt, das an Schwefelsaeure verarmte Wasser wird wieder im Spuelprozess eingesetzt. Bei dieser Verfahrensweise werden die Ableitung von grossen Mengen sulfathaltiger Abwaesser und die Entstehung von schwermetallhaltigen Gipsschlaemmen aus der konventionellen Abwasserbehandlung vermieden.
Das weltweit dominierende Verfahren zur Druckfarbenentfernung bei der Altpapieraufbereitung ist die Flotation, welche für den Großteil der Druckprodukte einwandfrei funktioniert. Doch es kommen mit steigender Tendenz Druckverfahren zum Einsatz, deren Produkte im konventionellen Flotations-Prozess erhebliche Probleme verursachen.
Zu den schlecht bzw. nicht-deinkbaren Druckverfahren zählen digitale Druckverfahren und das Flexodruckverfahren, deren kleine und hydrophile Druckpartikel sich weder durch Flotation noch durch mechanische Trennverfahren entfernen lassen. Sie verbleiben im Kreislaufwasser und führen somit zu einem signifikanten Abfall der Helligkeit im Endprodukt.
Die derzeitige Lösung besteht in einer Aussortierung der kritischen Druckprodukte und bedeutet einen Verzicht auf hochwertige Rohstoffe. Dies und die positiven Aspekte von Flexodruckfarben - umweltschonend, kostengünstig, keine Mineralöle - zeigen den Bedarf an geeigneten Deinking-Verfahren.
Ein möglicher Lösungsansatz ist eine zusätzliche, effiziente Kreislaufwasserreinigung durch eine Filtration mit kostengünstigen, keramischen Hochleistungsfiltermembranen. Bevor das Kreislaufwasser in den Prozess zurückgeführt wird, soll - ab einer definierten Belastung mit Flexodruckfarben - eine separat zuschaltbare Filtration die feinen Farbpigmente entfernen und dieses somit wieder entfärben.
Ein Vorversuch im Labormaßstab hat bereits die prinzipielle Anwendbarkeit von Filtrationsverfahren zur Reinigung belasteter Kreislaufwässer nachgewiesen. Die kritischen Farbpigmente konnten über das Konzentrat abgetrennt werden.
Ziel ist die Durchführung umfangreicher Filtrationsuntersuchungen, die belastbare Daten für eine spätere industrielle Anwendbarkeit generieren können. Im Mittelpunkt steht dabei die Auslegung und Anwendbarkeit innovativer, kostengünstiger, keramischer Flachmembranen und des entsprechenden Filterprinzips und Reinigungsverfahrens.
Bisher wurden Deinkbarkeitsversuche für verschiedene Druckprodukte durchgeführt. Es wurden sowohl verschiedene Modellwässer erzeugt und erfolgreiche Filtrationsversuche mit unterschiedlichen Modellwässern und Kreislaufwasserproben aus den Papierfabriken durchgeführt. Weiterhin wurden erste Ansätze zur Bewertung der Wässer (vor und nach der Filtration) sowie der Beurteilung des Einflusses der Filtratqualität auf daraus gebildete Blätter verfolgt. Daraus resultierend wurde ein geeigneter Schichtaufbau für die Keramikmembran ausgewählt.
Durch die neue Möglichkeit der Entfernung von Druckfarben aus den Kreislaufwässern Altpapier aufbereitender Fabriken erschließt sich eine neue Quelle hochwertiger Rohstoffe zur Herstellung graphischer Papiere. Die Nutzung von bisher nicht-deinkbaren Papieren für diese Aufgaben spart die Kosten für die Aussortierung dem Aufbereitungsprozess, ebenso wie den Chemikalieneinsatz zur Eliminierung der entstehenden Grauschleier.
Ziel dieses Forschungshabens ist die Herstellung säurebeständiger Umkehrosmose-Rohrmembranmodule für die Aufbereitung partikelhaltiger Prozesswässer durch neue Beschichtungsverfahren mit maßgeschneiderten polymeren Grenzschichten. Diese werden sowohl generativ als auch in einer reaktiven Grenzflächenpolymerisation aufgebracht. Die neuartigen Membranen ermöglichen in einem einzigen Verfahrensschritt die Abtrennung eines nahezu ionenfreien Permeats zur Wasserkreislaufführung. Durch die neuartige Beschichtung von Rohrmembranen mit einer dichten Umkehrosmose-Trennschicht wird das aus der Mikrofiltration bekannte Cross-flow Prinzip (zur Verringerung von Fouling) neuartig auf die Umkehrosmose übertragen, so dass in einem Verfahrensschritt (ohne zusätzliche Vorreinigung) die gewünschte selektive Trennung erfolgen kann. Eine besondere Motivation der Entwicklung stellt hier - neben der innovativen Beschichtung von Rohrmembranen und der geforderten Säurestabilität - das Ziel der Wasserkreislaufschließung in Produktionsbetrieben dar.
Ziel dieses Forschungshabens ist die Herstellung säurebeständiger Umkehrosmose-Rohrmembranmodule für die Aufbereitung partikelhaltiger Prozesswässer durch neue Beschichtungsverfahren mit maßgeschneiderten polymeren Grenzschichten. Diese werden sowohl generativ als auch in einer reaktiven Grenzflächenpolymerisation aufgebracht. Die neuartigen Membranen ermöglichen in einem einzigen Verfahrensschritt die Abtrennung eines nahezu ionenfreien Permeats zur Wasserkreislaufführung. Durch die neuartige Beschichtung von Rohrmembranen mit einer dichten Umkehrosmose-Trennschicht wird das aus der Mikrofiltration bekannte Cross-flow Prinzip (zur Verringerung von Fouling) neuartig auf die Umkehrosmose übertragen, so dass in einem Verfahrensschritt (ohne zusätzliche Vorreinigung) die gewünschte selektive Trennung erfolgen kann. Eine besondere Motivation der Entwicklung stellt hier - neben der innovativen Beschichtung von Rohrmembranen und der geforderten Säurestabilität - das Ziel der Wasserkreislaufschließung in Produktionsbetrieben dar. Vorgesehene Arbeitsschritte im Teilvorhaben sind: Situationserfassung und detaillierte Zieldefinition, Membranscreening der neuartigen Rohrmembranen im Labor zur Auswahl geeigneter Beschichtungen und Bestimmung der Säurestabilität der Rohrmembranen, Konzeption/Umbau der BFI-Technikumsanlage für betriebliche Untersuchungen, Betriebsversuche zur Behandlung partikelhaltiger Prozesswässer, Erstellung eines Betriebskonzeptes zur Realisierung der ressourcenschonenden Wasserkreislaufführung und Projektkoordination.