Projekt 12096/01

Untersuchungen zur Umsetzung eines Konzepts zur oxidativen Aufbereitung gering belasteter Spülwässer und zur anaeroben Vorbehandlung hoch belasteter Restabwässer aus der Garnfärberei

Projektdurchführung

Leinefelder Textilwerke GmbH
Boschstr. 12 - 20
37327 Leinefelde

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bisherige Brauchwasserrecyclingkonzepte konnten sich bei der Mehrzahl der Textilveredelungsbetriebe nicht durchsetzen. Das für die Leinefelder Textilwerke GmbH vorgeschlagene Konzept einer Trennung von Spülwässern und Rest- bzw. Waschflotten mit oxidativer Aufbereitung und Kreislaufführung der Spülwässer und anaerober Vorbehandlung der Rest- und Waschflotten vor der Indirekteinleitung soll die Vorteile einer hohen Recyclingquote bei geringem verfahrenstechnischen Aufwand, einer hohen Recyclingwasserqualität bei geringen Aufbereitungskosten, eines minimalen Reststoffanfalls sowie letztlich eine hohe qualitative und quantitative Entlastung der betroffenen kommunalen Kläranlagen ermöglichen. Ziel des Projektes ist die Erarbeitung der Grundlagen für die Praxisumsetzung des dargestellten Konzepts.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie erste Projektphase diente der Ermittlung des Wasserrecyclingpotentials der Leinefelder Textilwerke GmbH (LTG) durch die Analyse der Färbeprozesse sowie die Bestimmung von Qualität und Quantität der zugehörigen Brauchwässer und Teilschrittabwässer in Zusammenarbeit aller drei Projektpartner. Es folgten Laboruntersuchungen zur Behandlung von Spülwässern mit H2O2/UV zur Bestimmung der Einflüsse relevanter Parameter auf Behandlungsergebnis und Kosten in Zusammenarbeit von ISWA und Umex GmbH mit dem Ziel der Auswahl der aufzubereitenden Spülwässer und des geeigneten Oxidationsverfahrens. Parallel hierzu fanden Laboruntersuchungen zur anaeroben Behandlung hochkonzentrierter Restabwässer mit dem Ziel der Entfärbung und CSB-Elimination durch das ISWA statt.
Die zweite Projektphase beinhaltete halbtechnische innerbetriebliche Untersuchungen unter Praxisbedingungen zur Spülwasseraufbereitung in Zusammenarbeit von LTG und Umex GmbH, zur Nutzung aufbereiteter Spülwässer für verschiedene Teilschritte des Färbeprozesses durch die LTG, zur anaero-ben Vorbehandlung von Restabwässern in Zusammenarbeit von LTG und ISWA, labormaßstäbliche Untersuchungen des aeroben Abbauverhaltens der Abläufe der anaeroben Vorbehandlungsstufe durch das ISWA sowie schließlich die Entwicklung und Optimierung einer Steuer- und Regelstrategie in Zusammenarbeit aller drei Projektpartner. Abschließend erfolgte eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der anaeroben Vorbehandlung sowie eine ökologische Bilanzierung durch das ISWA.


Ergebnisse und Diskussion

Die Detailbetrachtung der prozessbezogenen Abwassersituation führt zu einer färberezepturbezogenen Berechnung des Wasserrecycling- bzw. Abwasservermeidungspotenzials. Dieses schwankt bei den analysierten repräsentativen Färberezepturgruppen zwischen 54,5 und 75 %.
Eine Parametermatrix für die Festlegung der für eine oxidative Aufbereitung geeigneten Teilschrittabwässer baut auf die Parameter CSB, LF und Absorptionsmessungen auf und berücksichtigt die Randbedingungen Salzverschleppung, Aufbereitungskosten und geforderte Prozesswasserqualität.
Untersuchungen zum Einfluss weiterer Parameter bei zuvor ermittelten worst case Färberezepturgruppen zeigen im Falle einer schwarzen Reaktivfärbung, dass eine schnelle und vollständige Entfärbung sicher erreicht werden kann. Dies gilt im Falle einer schwarzen Küpenfärbung nur im streng sauren Milieu.
Für weitergehende halbtechnische Untersuchungen unter Praxisbedingungen wird empfohlen, zur Verminderung von Aufsalzungseffekten auf eine pH-Wert-Einstellung zu verzichten. Der Prozess kann beim vorhandenen hohen Temperaturniveau der Recyclingwässer durchgeführt werden, da keine relevante Temperaturabhängigkeit festgestellt werden konnte. Die UV-Strahlungsintensität muss optimiert werden. Der Einsatz von Katalysatormaterialien, die im neutralen Milieu wirksam sind, wäre vorteilhaft. Abschließend wurden Abwassermischungen von 5 verschiedenen Färberezepturgruppen aufbereitet. Die mit diesen Recyclingwässern durchgeführten Versuchsfärbungen ergeben, dass mit Ausnahme des Recyclingwassers einer schwarzen Küpenfärberezeptur alle Proben die gestellten Qualitätsanforderungen erfüllen und daher zum Wiedereinsatz tatsächlich geeignet sind. Die zur Aufbereitung dieser Teilschrittabwassermischungen erforderlichen H2O2-Dosierungen und UV-Strahlungsintensitäten lassen die Aufbereitung mit günstigen Betriebskosten erwarten.
Es wurde eine Parametermatrix zur Auswahl der zur Aufbereitung geeigneten Spülwässer und des hierfür unter den betriebsspezifischen Bedingungen optimal geeigneten Oxidationsverfahrens erarbeitet, welche detaillierte Angaben zu pH-Wert, Temperatur, UV-Intensität sowie H2O2/CSBStart - Verhältnis macht.
Untersuchungen zur anaeroben Behandelbarkeit der zur Indirekteinleitung verbleibenden Restabwässer mittels Batchtests zeigen, dass das Abbauverhalten stark variiert, während das Entfärbeverhalten unabhängig von der Färberezepturgruppe annähernd vollständig ist. Diese Ergebnisse lassen für eine Praxisumsetzung einen stabilen kontinuierlichen Reaktorbetrieb und einen Wirkungsgrad von etwa 90 % Ent-färbung der Restabwässer erwarten. Auch bei hochbelasteten Restabwassermischungen aus der Reak-tivfärbung werden Entfärbungen von 81 bis 91 % erwartet, wobei die CSB-Elimination von 53 bis 74 % variiert. Durch eine aerobe Nachbehandlung in der kommunalen Kläranlage erfolgt eine weitergehende Reduzierung der organischen Belastung sowie der Farbigkeit. Dies weist auf einen Aufschluss von ansonsten aerob inerten Inhaltsstoffen hin.
Offensichtlich ergänzen sich anaerobe Vor- und aerobe Nachbehandlung unter diesen Randbedingungen in idealer Weise. Insbesondere die festgestellten hervorragenden Entfärbungswirkungen bei gleichzeitig stabilem Betrieb auch bei Verweilzeiten von nur 8 Stunden lassen einen erfolgreichen und wirtschaftlichen innerbetrieblichen Einsatz des anaeroben Festbettreaktorsystems zur gemeinsamen Vorbehandlung der hochkonzentrierten Restabwässer aus den Reaktivfärberezepturgruppen erwarten.
Die Kosten- und Wirtschaftlichkeitssituation für die anaerobe Vorbehandlung ergibt für den Fall der LTG spezifische Betriebskosten von 1,58 € pro m³ hochbelastetem Restabwasser. Dies bedeutet, dass dieses Verfahren unter den Randbedingungen der LTG sowohl in Kombination mit der oxidativen Prozesswasseraufbereitung als auch dann, wenn die Komponente des Prozesswasserrecyclings nicht umgesetzt werden sollte, wirtschaftlich ist. Die dargestellten Bemessungs- und Berechnungsgrundlagen erlauben die Übertragbarkeit der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auch auf Garnfärbereien, deren spezifische Betriebskosten unter anderen Randbedingungen ermittelt werden müssen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Neben der Präsentation der Ergebnisse im engeren Kreis der Projektbeteiligten wurden bzw. werden Untersuchungsergebnisse aus dem Vorhaben von Mitarbeitern des ISWA im Rahmen von Veröffentlichungen einer breiten Fachöffentlichkeit vorgestellt.


Fazit

Die vom ISWA ermittelten Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die definierten Zielvorgaben einer wirtschaftlichen und leistungsfähigen Spülwasserrückgewinnung durch Aufbereitung mit H2O2/UV bei einer Recyclingquote von etwa 60% erreichbar sind. Die Ergebnisse der Untersuchungen zur anaeroben Vorbehandlung der zur Indirekteinleitung verbleibenden hochkonzentrierten Restabwässer zeigen eindeutig, dass dieses Behandlungsverfahren auch unter Praxisbedingungen die Zielvorgaben einer weitgehenden Entfärbung und im Zusammenwirken mit der vorhandenen kommunalen aerob-biologischen Kläranlage auch die erforderliche CSB-Elimination bei stabilem und wirtschaftlichem Betrieb erreicht. Es kann daher empfohlen werden, zumindest die Anlagen zur anaeroben Vorbehandlung der hochbelasteten Restabwässer mit einem Festbettreaktorsystem im Rahmen eines Pilotprojekts großtechnisch umzusetzen. Eine hierzu notwendige wissenschaftliche Begleitung könnte durch das Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart erfolgen.