Projekt 07532/01

Entwicklung und Bau einer zweistufigen Biofilteranlage in der Papierfabrik Königstein zur gemeinsamen demonstrativen Behandlung von Abwässern aus der Spezialproduktion und der Herstellung von Cellulose aus Baumwoll-Linters

Projektdurchführung

Papierfabrik Louisenthal GmbHWerk Königstein
Postfach 5
01822 Königstein

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bisher erfolgte durch die Papierfabrik (PK) nur eine ungenügende Abwasserreinigung vor der Direkteinleitung in die Biela (Gewässer I.Ordnung, Zufluß zur Elbe). Die Biela weist oberhalb der Stadt Königstein die Gewässergüteklasse I - II auf, später die Kl. III - IV. Ziel ist die Verbesserung der Beschaffenheit aller Fließgewässer in der Nationalparkregion Sächsische Schweiz auf eine Gütekl. £ II.
Im Rahmen dieser Bemühungen arbeitet die PK intensiv daran, die Behandlung der Fabrikationsabwässer so zu verbessern, daß diese Zielstellung tatkräftig unterstützt wird. So wurde 1994/96 eine chemisch-mechanische Reinigungsanlage für die Papierfabrikationsabwässer errichtet und in Betrieb genommen. Durch die parallel dazu erfolgte Errichtung einer Bleichanlage für Baumwollkämmlinge (BWK: Rohstoff für Banknotenpapier - Hauptprodukt der PK) wurde eine zusätzlich biologische Abwasserreinigungsanlage notwendig, die so konzipiert wurde, daß eine gemeinsame Reinigung des Bleichereiabwassers mit dem Klarwasser aus der chem.-mech. Reinigungsanlage ermöglicht wird.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenFür die Reinigung der Produktionsabwässer gab es wegen ihrer Spezifik kein Vorbild. Die Besonderheiten sind: hochfibrillierte, lange Baumwoll-Fasern als Abbauprodukt aus der Baumwoll-Bleiche und stark wechselnde Betriebsbedingungen insbesondere durch Einsatz sehr unterschiedlicher chemischer Hilfsstoffe und Sicherungsmittel.
Zur Endbehandlung des Klarwassers aus der chem.-mechan. Vorklärung gemeinsam mit dem Abwasser aus der Bleiche wurde eine flexible biologische Anlage mit geringem Flächenbedarf benötigt. Es erfolgte die Errichtung eines 2-stufigen Biofiltrationsverfahrens, das durch gezielten Sauerstoffeintrag bei gleichzeitigem Rückhalt abfiltrierbarer Stoffe im Filterbett gelösten BSB5 und CSB gut eliminiert, eine hohe Betriebssicherheit und Prozeßstabilität bei anderweitigem Einsatz möglichst schon bewiesen hat, diverse Steuerungsmöglichkeiten durch Zu- und Abschalten von Filtereinheiten bietet und sich bei der notwendigen innovativen Anpassung der Verfahrensgestaltung an die vorliegenden spezifischen Bedingungen flexibel zeigt.
Die verfahrenstechnische Vorbereitung lief vom Herbst 1994 bis zum Frühjahr 95. Anfang 96 wurde die Anlage fertiggestellt. Die verfahrenstechnische Erprobung lief bis April 96. Laufende Optimierungen, die durch ein umfangreiches Meßprogramm begleitet wurden, führten im 2. Quartal 97 zu einem stabilen Betrieb. Das Meßprogramm wurde mit dem 30.06.97 abgeschlossen.


Ergebnisse und Diskussion

Zum Projekt liegt der ausführliche Bericht von August 1997 vor.

Die Ergebnisse des Meßprogramms wurden in einer Datei verifiziert. Nachfolgend sind die Ergebnisse nach Abschluß der Optimierung zusammengefaßt.
Die Biofilter-Anlage wird mit einer mittleren Abwasser-menge von Qd= 2.500 m3/d (Ablauf zum Gewässer) betrieben. Die mittleren Zulaufkonzentrationen nach chemisch-mechanischer Vorreinigung (unter Einbeziehung des Spülabwassers der Biofilter) und nach Zuführung des Bleichereiabwassers sind: CSB 240 mg/l, BSB5 70 mg/l, AOX 50 µg/l, abfiltrierbare Stof-fe sS 35 mg/l. N und P müssen für die biologische Behandlung ergänzt werden. Die Behandlung führt zu mittleren Ablaufkonzentrationen von CSB 70 mg/l, BSB5 10 mg/l, AOX 15 µg/l, Nanorganisch 4,5 mg/l, Pgesamt 1 mg/l, sS 2 mg/l. Dies entspricht statistisch gemittelten Wirkungsgraden der biologi-schen Stufe (bezogen auf die Frachten) von 70 % für CSB, 87 % für BSB5 und 66 % für AOX.

Die Funktionsfähigkeit der Anlage konnte nach umfangreichen und langwierigen Anpassungs- und Optimierungsarbeiten gesichert werden. Die gesetzten Qualitätsziele wurden, berücksichtigt man die unvollständige Auslastung der Produktionskapazität der Bleichanlage besonders in der letzten Phase des Meßprogramms, nur knapp erreicht. Dennoch ist auch nach Abschluß des Projektes keine Technik erkennbar, die besser geeignet wäre, die gestellte Aufgabe zu lösen.

Während in Deutschland die Produktion einer unmittelbar vergleichbaren Palette von Spezialpapieren mit integrierter Baumwollaufbereitung nur an wenigen Stellen erfolgt, gibt es im Bereich der EU eine größere Anzahl vergleichbarer Produktionsstätten, für die möglicherweise die hier zum Einsatz gekommene Lösung vorteilhaft anwendbar wäre. Der Übertragbarkeit kommt somit auch im Rahmen der angestrebten Harmonisierung in der EU (integrierte Vermeidung und Verminderung von Umweltverschmutzung, beste verfügbare Technik) eine besondere Bedeutung zu.

Die Übertragbarkeit erstreckt sich auch auf andere Abwässer von holzfreien Spezialpapieren, die sich durch hochspezialisierten Hilfsstoff-, Füllstoff- bzw. Pigment- und Halbstoffeinsatz auszeichnen, insbesondere soweit die integrierte Aufbereitung von Einjahrespflanzen erfolgt. Letzteres könnte in den nächsten Jahren erheblich an Umfang gewinnen, weil der Einsatz von Einjahrespflanzen als Faserrohstoffe für die Papiererzeugung - im Hinblick auf umweltverträgliche Nutzung landwirtschaftlicher Flächen und zunehmende Verwendung schnell nachwachsender Rohstoffe - auch von staatlicher Seite gefördert wird.


Fazit

Das Ziel des Projektes, die Produktionsabwässer einer Spezialpapierfabrik mit integrierter Aufbereitung von Baumwoll-Kämmlingen zu reinigen, wurde mit der gewählten Technik, einem zweistufigen überstauten Aufstromfestbettbioreaktor mit Belüftung im Filterbett (Biofilter-System BIOFOR) gelöst. Die unter Berücksichtigung einer Abwasserreinigung nach dem Stand der Technik prognostizierten Ablaufwerte wurden erreicht und teilweise unterboten. Der Einfahrbetrieb gestaltete sich für die Firma Philipp Müller aufwendig, wurde aber aufgrund der Möglichkeiten und des Erfahrungsschatzes der Firma bewältigt.
Obwohl sich die technische Anpassung an die spezielle Abwassersituation als unerwartet schwierig erwies, wird das System weiterhin von der Papierfabrik als die optimale Lösung ihrer Aufgabenstellung angesehen. Auch die Übertragbarkeit auf andere vergleichbare Anwendungsfälle erscheint gesichert.
Das Projekt hat durch die erreichte deutliche Steigerung der Gewässergüte der Biela sicherlich auch zur Standortsicherung des Werkes Königstein der Papierfabrik Louisenthal im Nationalpark Sächsische Schweiz sowie nach Aussagen der Geschäftsführung des Werkes Königstein zur Arbeitsplatzsicherung beitragen können. Insofern war das Projekt insgesamt erfolgreich.