Projekt 17088/01

Demonstration und Erprobung eines Verfahrens zur Verringerung der Abwassermenge durch integrierte Teilstrombehandlung mit Ozon-Technologie in einer Papierfabrik, die hochwertige Papier- und Kartonsorten herstellt

Projektdurchführung

Büttenpapier Gmund GmbH & Co. KG
Mangfallstr. 5
83701 Gmund

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel war eine 50-%-ige Reduzierung der spezifischen Abwassermenge durch integrierte Kreislaufwasserbehandlung mittels einer neuartigen Verfahrenskombination Feinfiltration und Ozonbehandlung. Aufgrund der Lage des Unternehmens in einem Landschaftsgebiet mit sehr hohem Freizeitwert, welches zugleich ein Haupteinzugsgebiet für die Trinkwasserversorgung der Stadt München ist, ist die Büttenpapierfabrik Gmund ständig bemüht, die durch die Papierherstellung verursachte Umweltbelastung stetig zu verringern.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenMittels einer detaillierten Bestandsaufnahme wurden die dynamischen Vorgänge bei den häufigen An- und Abfahrvorgängen sowie Sortenwechseln systematisch erfasst. Anhand eines dynamischen Simulationsmodells wurden die geplanten Umstellungen unter Berücksichtigung der zu integrierenden Kreislaufwasserreinigungs-(KWR)-anlage verifiziert. Parallel hierzu erfolgten - auf der Basis der Voruntersuchungen - das Detailengineering der KWR-Anlage sowie vorbereitende Umbaumaßnahmen. Die neue KWR-Anlage, bestehend aus einem Druckscheibenfilter und einer Ozonbehandlungsstufe wurde ein Jahr nach Projektbeginn (Okt 2000) im Nov 2001 in Betrieb genommen. Das Druckscheibenfilter hat eine Gesamtfläche von 13,5 m2 und eine aktive Filterfläche von 10 m2. Die Ozonerzeugungskapazität beträgt maximal 3 kg O3/h, die Ozondosis je m3 Prozesswasser kann von 10 bis 100 g O3/m3 variiert werden. Das Ozon wird aus aufbereiteter Umgebungsluft hergestellt. Zu Beginn des Jahres 2003 wurden zusätzliche, ursprünglich nicht geplante Umstellungen im Siebwasser- und Klarwassersystem vorgenommen. Hintergrund war, dass das Druckscheibenfilter nahezu von Beginn an nicht dauerhaft gemäß den Auslegungswerten betrieben werden und deshalb keine rasche Abwassereinsparung realisiert werden konnte. Die Betriebserfahrungen und -untersuchungen an der Ozonanlage wurden durch 20 Ozonversuche im Labormaßstab mit unterschiedlichen Zielstellungen begleitet.
Die Auswirkungen der neuartigen Verfahrenskombination auf das zu behandelnde Prozesswasser und auf das Abwasser wurde anhand von in der Papierherstellung üblichen Wasserparametern beurteilt.


Ergebnisse und Diskussion

Die KWR-Anlage erbringt nach zahlreichen Optimierungsarbeiten und zusätzlichen internen Umstellungen der Wasserführung die erforderliche Reinigungsleistung. Für einen noch wirtschaftlicheren Betrieb der Gesamtanlage muss die Standzeit des Filtermaterials im Druckscheibenfilter auf 12 Monate mit 225 Arbeitstagen/Jahr erhöht werden. Die Ozonanlage arbeitet zuverlässig, die Leistungsfähigkeit konnte nach nur 9 Monaten mit sehr positiv bewertet werden. Die Ozonstufe ist in der Lage, eine Entfärbung bzw. Färbungsverringerung im Kreislaufwasser und im Abwasser entsprechend den Anforderungen in der Produktion und im Hinblick auf die Abwassereinleitung zu bewirken.
Die spezifische Abwassermenge konnte im letzten Halbjahr der Projektlaufzeit um 52 % auf 13,9 l/kg Papier reduziert werden. Darüber hinaus hat die Integration der neuen KWR-Anlage zu folgenden Umweltentlastungen geführt:
§ Abwassermenge: minus 65.000 m3/a bzw. - 51 %,
§ CSB-Gesamtfracht: minus 38.000 kg/a bzw. - 58 %,
§ AOX-Facht: minus 15,8 kg/a bzw. - 50 % und
§ Feststofffracht: minus 45.450 kg Trockensubstanz/a bzw. - 86 %.
Die Ozonbehandlung hat einen positiven Einfluss auf die Kreislaufwasser- und Abwassereigenschaften. Die Wiederverwendung von ozonbehandeltem Kreislaufwasser in der Produktion war und ist bei gleich bleibender Produktqualität problemlos möglich. Ursprünglich in Erwägung gezogene negative Auswirkungen wie etwa auf die Leimung, auf die Lichtechtheit der Produkte etc. wurden nicht beobachtet.
Die erfolgreiche Projektdurchführung war nur durch die enge Zusammenarbeit von Projektleitung und wissenschaftlich-technischer Begleitung möglich. Unterstützt wurde das Team von den Anlagenherstellern, und vom Abwasserzweckverband Tegernseer Tal sowie den zuständigen Behörden (LRA, WWA und der Fachabteilung im Bayerischen Landesamt für Wasserwirtschaft), die von Beginn an eingebunden waren. Besonderer Dank gilt auch dem Betriebspersonal, das dieser neuartigen Kreislaufwasserreinigungsanlage offen gegenüber stand und die Mehrarbeit mit großem Engagement bewältigt hat.
Bei einer Kreislaufwasser- und Abwasserreinigungsanlage bestehend aus mehreren Verfahrensschritten müssen die einzelnen Komponenten zum Einen perfekt aufeinander abgestimmt sein, zum Anderen aber auch dauerhaft gemäß der Auslegung betrieben werden können. Letzteres konnte nicht in vollem Umfang realisiert werden. Die abschließend guten Reinigungsleistungen der Gesamtanlage konnten nur durch Mehraufwand erreicht werden. Die Büttenpapierfabrik Gmund hat mit der Integration der KWR-Anlage einen neuen Weg zur Abwasserreduzierung beschritten, der auch von anderen Papierherstellern z. B. im Falle der Rückführung biologisch gereinigter und mit Ozon entfärbter Abwässer gegangen werden kann.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Über das Projekt wurde von Beginn an in insgesamt neun Vorträgen auf nationalen und internationalen Veranstaltungen berichtet. In den PTS-News erschienen zwei Kurzartikel. Weitere, ausführlichere Veröffentlichungen in einer deutsch- und einer englisch-sprachigen Fachzeitschrift erfolgen noch in 2004.


Fazit

Das von der DBU geförderte Vorhaben Az 17088 wurde erfolgreich abgeschlossen. Das Ziel einer Halbierung der spezifischen Abwassermenge von 29 auf 14,5 wurde mit einem erreichten Wert von 13,9 l/kg sogar leicht übertroffen. Entgegen den Erwartungen ging das technische Risiko nicht von dem innovativen Reinigungsschritt der Ozonstufe aus, sondern vom klassischen Vorgang der Hochklarwassererzeugung. Hier besteht noch Optimierungsbedarf, vor allem im Hinblick auf die Standzeit und Durchlässigkeit des Filtermaterials. Ozonbehandelte Wässer können in der Papierherstellung problemlos wieder eingesetzt werden.