Projekt 06235/01

Versuche zur Reinigung von Spülwassern aus Silo-Speditionsfahrzeugen durch Optimierung einer Ultra- und Nanofiltrationsanlage sowie Retentatbehandlung mittels Aktivkohleeinsatz

Projektdurchführung

Wilhelm GroteInternationale Spedition und Logistik GmbH
Robert-Bosch-Str. 11
41541 Dormagen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Spedition Grote betreibt eine Spülanlage für ihre eigenen und fremde Silofahrzeuge. Gereinigt werden verschiedene chemische Produkte, Kunststoffe, Gefahrgüter (z. B. Bleioxide, PVC Stabilisatoren) und Mineralien. Die Abwässer wurden weitgehend unbehandelt in die öffentliche Kanalisation geleitet. Bei der Erteilung der Indirekteinleitergenehmigung machte der Kreis Neuss die Auflage, dass eine Wasseraufbereitungsanlage die Abwässer vorbehandeln soll. Grote entschied sich für eine Filtrationsanlage der Firma Zeppelin. Das notwendige Know-how zum Betrieb der Anlage besaß die Spedition jedoch nicht. Deshalb entschloss sich das Unternehmen, dass Angebot des Instituts für Verfahrenstechnik an der RWTH Aachen (Leitung damals Prof. Rautenbach) anzunehmen, die Einfahrphase der Anlage zu betreuen und Optimierungsvorschläge zu unterbreiten. Die vorrangigen Ziele waren:
- Erreichen eines zuverlässigen Betriebes trotz unterschiedlicher Zusammensetzung des Abwassers;
- Optimierung der Anlage, so dass das Abwasser wiederverwendet werden kann;
- Beurteilung von Kosten und Nutzen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenBei dem Betrieb der Anlage wurde Neuland betreten, da eine vergleichbare Technik bislang noch nicht bei der Aufbereitung von Spülabwässern von Silofahrzeugen eingesetzten worden war. Im Verlauf des Projektes stellte sich die Beherrschung der Technologie als so aufwendig heraus, dass IVT insgesamt vier Diplomarbeiten über einen Versuchszeitraum von insgesamt 15 Monaten an der Anlage bei der Spedition Grote durchführen ließ, um verfahrenstechnische Ursachen und Wirkungen zu ergründen. Dieses galt besonders der eingesetzten Nanofiltration. Wesentliches Augenmerk wurde auf die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen der Zusammensetzung des Abwassers, der Reinigungsleistung der An-lage und der Stabilität des Anlagenbetriebes gerichtet. Aus der Erkenntnis der Zusammenhänge wurden dann Vorschläge zur technischen Optimierung und zur Steigerung des kommerziellen Nutzens der Anlage gewonnen.


Ergebnisse und Diskussion

Schon bald nach Projektbeginn stellte sich heraus, dass die Zusammensetzung des Abwassers der kritische Faktor hinsichtlich eines stabilen Anlagenbetriebes und guter Reinwasserwerte ist. Vorher waren sich die Spedition und der Anlagenlieferant über diesen Zusammenhang nur unzureichend bewusst. Erkannt wurde, dass es bestimmte Sättigungsgrade bei der Mischung von Karbonaten und Kieselsäuren gibt, die zu einem überraschend plötzlichen Ausfall von Glas auf den Membranoberflächen führte. Grote transportiert und spült Strontium- und Bariumkarbonat, darüber hinaus Natrium(bi)karbonat, sowie Kieselsäuren (verschiedene Formen von Natrium-Magnesium-Aluminium-Silikaten). Die Silos werden grob trocken gereinigt, bevor sie mit Wasser (teilweise unter zu Hilfenahme von Reinigungsmitteln) ausgespült werden. Dadurch werden diese Substanzen in das Abwasser getragen. Eine Steuerung dieser Abwasserströme ist aus operativen Gründen nicht möglich.
Weiterhin ist eine Trennung der Ströme, z. B. in verschiedene Abwasserbecken, aus denen die Anlage gefüttert wird, aus Raum- und Kostengründen nicht umsetzbar. In den Diskussionen mit den Beteiligten wurde von Grote festgelegt, dass die Anlage wechselnde Abwasserströme aufarbeiten können muss. Es wurden verschiedene Spülmittel für die Membranen, unterschiedliche Spülzyklen und Wasserdrücke, mit denen die Membranen beaufschlagt werden, ausprobiert. Die anvisierten 20 m3 maximale Aufbereitungsleistung wurden dabei nie erreicht. Ein forsches Fahren der Anlage führte zu plötzlichem Glasausfall auf den Membranen, ein zu vorsichtiges zu einer mangelhaften Leistung. Die erreichten Werte lagen zwischen 5 m3 pro Tag und 15 m3/d; der Abwasseranfall beläuft sich im Mittel bei 15 m3 täglich.
Eine weitere Schwierigkeit ergab sich aus unbekannten Stoffen, die eingeleitet wurden (Fremdspüler, die falsche Angaben zum zu reinigenden Produkt machten) und aus organischen Stoffen (vor allem Lebensmittel, wie Dextrose). Es gab mehrfach Anlagenausfälle, die nicht rekonstruiert werden konnten, und bei denen als Schlussfolgerung nur übrig blieb, dass ein anderer als der angemeldete Stoff von einem Fremdspüler (Nicht-Grote Fahrzeug) eingeleitet wurde. Falschdeklarationen werden gemacht, um Spülkosten zu sparen, bzw. überhaupt die Erlaubnis zum Spülen in der Anlage zu erhalten.
Besonders bei organischen Produkten gab es das Phänomen der Rasenbildung auf den Membranoberflächen. Die anschließend notwendigen Spülungen reduzierten die Laufzeit der Anlage und belasteten die Membran erheblich. So lösten sich die Membranfolien von ihren Trägern; ein Austausch der defekten Membranen wurde notwendig. Als Lösung wurde das Spülen von Lebensmittel untersagt und strenge Kontrollen von Fremdspülern angeordnet. Dadurch konnte die Problematik vermindert werden. Als weiterer Vorschlag wurde eine Aktivkohlestation zwischen Ultra- und Nanofiltration eingerichtet. Durch sie wurden organische Substanzen absorbiert und die Nanofiltration entlastet.
Einen direkten kommerziellen Nutzen hat die Anlage nach den Ausführungen der Spedition nicht; trotz eines bei den Reinigungen erhobenen Abwasserzuschlages erwirtschaftet sie nicht ihre Kosten. Gründe sind der hohe Energieeinsatz, die Kosten für die Betreuung (1/3 Meisterstelle) und die extremen War-tungskosten (Membranaustausch).


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

- Präsentation der Anlage für Kunden (z. B. Bayer, Philips, AKZO) im Januar 1996;
- Besuch einer chilenischen Delegation, die sich in der Bundesrepublik über Abwassertechnik informierte;
- Informationsbesuch der FH Düsseldorf, die an einem vergleichbaren Projekt in der Tankwagenreinigung arbeitet;
- Informationsbesuch des VKS (Verband der Kraftwagenspediteure), die Speditionen bei dem Thema Abwasseraufbereitung beraten;
- Diverse Besuche der unteren Wasserbehörde des Kreises Neuss, die sich über den Stand der Anlage und ihre Anwendbarkeit bei anderen Abwassereinleitern informierten.


Fazit

Im Ergebnis konnte die Anlage (Ultra- und Nanofiltration, Aktivekohle), wenn sie stabil lief, eine hervorragende Abwasserreinigung erzielen. So wurden Werte erreicht, die eine Direkteinleitung des Wasser ermöglicht hätte. Jedoch setzten die Veränderungen der Abwasserzusammensetzung der Freude schnell enge Grenzen. Häufiger Anlagenausfall wegen langer Spülphasen, die durch den Glasausfall, bzw. die Rasenbildung verursacht wurden, reduzierten den operativen und kommerziellen Nutzen. So wurde und wird die geplante Anlagenleistung nie über mehr als zwei Tage erreicht. Erst die Reduzierung der Anlage um die Nanofiltration, die konsequente Vermeidung der Einleitung von organischen Stoffen, das häufige Absaugen der Absetzbecken und die Einfügung eines Aktivkohleadsorbers schufen stabilere Einsatzbedingungen. Leider trennte sich Zeppelin in der Projektphase von der Sparte Abwassertechnik; eine Verbesserung der Anlagentechnik wurde dadurch unmöglich.Ohne die Unterstützung der RWTH Aachen wäre die Spedition Grote mit der Einführung dieser neuen Technik überfordert gewesen. Erst die konsequente Arbeit der Studenten der RWTH Aachen brachte Klarheit über die Zusammenhänge, die die Anlagenleistung wegbrechen lies. Ihre Vorschläge ermöglichten letztlich den Einsatz der Anlage.