Projekt 14468/01

Anaerobe Entfärbung von Textilabwässern

Projektdurchführung

Textilveredlung Erzgebirge GmbH & Co. KG
Fabrikstr. 6
09465 Cranzahl

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Vorhabens war, das Verfahren der anaeroben Entfärbung für die Textilveredlung Erzgebirge technisch so weiter zu entwickeln, dass solide Bemessungsgrundlagen vorliegen, um bei einer großtechnischen Anlage einen gesicherten Entfärbungsbetrieb zu ermöglichen. Die anaerobe Entfärbung ist als biologisches Verfahren besonders für kleine und mittlere Unternehmen der Textilbranche geeignet, da sie betriebskostengünstig ist und keine neuen Abfallentsorgungsprobleme generiert. Ihre technisch einfache Ausführung und der geringe Energiebedarf verlangen keine aufwendige Einbeziehung in andere Ver-fahren.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie anaerobe Entfärbung ist ein neues Verfahren zur Entfärbung von Abwässern. Sie wurde bisher nur im Labormaßstab untersucht und noch nicht im realen Betrieb einer Textilveredlungsfirma mit ständig wechselnden Abwassereigenschaften getestet. Über Bemessungsgrundsätze, Verfahrensstrategien und Stabilität des Verfahrens sind daher bisher nur rudimentäre Daten bekannt. Entsprechende anaerobe Entfärbungsanlagen existieren bisher in Europa nicht. Für die Erarbeitung der Bemessungsgrundlagen und die verfahrenstechnische Optimierung stand bei der Textilveredlung Erzgebirge eine nach dem SBR-Prinzip arbeitende Versuchskläranlage im Pilotmaßstab zur Verfügung. Wie erste Standversuche im Labor gezeigt hatten, waren die bei der Textilveredlung Erzgebirge (TVE) eingesetzten Farbstoffe mit einer anaeroben Behandlung entfärbbar. Es wurde deshalb die Versuchsanlage mit einer vorgeschalteten anaeroben Entfärbung ausgestattet. Die aerobe biologische Reinigung im SBR-Reaktor als notwendiger 2. Behandlungsschritt wurde weiterhin betrieben. Die Anlage wurde mit repräsentativen Teilströmen aus dem Abwasser der TVE beschickt. Mit einem umfangreichen Messprogramm wurde sowohl die Zulaufbelastung im organischen und im Farbbereich sowie die erreichte Reinigungswirkung festgehalten. Entsprechend den Ergebnissen der Versuchsanlage wurde deren Betrieb ständig optimiert und das Mess-programm an die Erfordernisse angepasst. Die Versuchskläranlage wurde vom Ingenieurbüro Bäuerle geplant und die Umbauarbeiten durch die TVE realisiert. Die verfahrenstechnische Betreuung der Anlage, die Vorgabe des Versuchsablaufs und der Messprogramme erfolgt durch einen wissenschaftlichen Mitarbeiter der TU Chemnitz mit Unterstützung des Ingenieurbüros Bäuerle.


Ergebnisse und Diskussion

Mit dem in der Textilveredlung Cranzahl im Betrieb befindlichen Abwasserbehandlungsverfahren wird das Gesamtmischabwasser des Betriebes gereinigt und in den nächstgelegenen Vorfluter direkt eingeleitet. Das zuerst in einer Versuchskläranlage getestete Verfahren besteht aus zwei Behandlungsstufen: einer anaeroben Entfärbung und einem aeroben Reaktor, der nach dem SBR-Verfahren (sequencing batch reactor) betrieben wird. Im Anaerobbehälter werden unter anoxischen Bedingungen durch fakultative Anaerobier, die sich im Belebtschlamm befinden, Farbmittel enzymatisch gespalten und damit entfärbt. Dabei wird eine Hydrolyse- und eine anschließende Versäuerungsphase durchlaufen. Diese Versäuerung ist durch eine Verringerung des pH-Wertes und ein Absinken des Redoxpotentials unter -350 mV charakterisiert. Die durch die Spaltung der farbgebenden Gruppe entstandenen Bruchstücke werden dann in der nachfolgenden SBR-Stufe biologisch weiter abgebaut. Vor allem Farbstoffe mit einer Azogruppe im Chromophor sind diesem biologischen Abbau zugänglich. Aber auch andere wasserlösliche Farbstoffe lassen sich auf diesem Weg entfärben. Diese Farbstoffspaltung zeigt sich bei der spektralfotometrischen Messung an dem sogenannten Gelbumschlag. Dabei verschieben sich die Absorptionsmaxima aus dem langen in den kurzen Wellenbereich. Neben dieser Farbstoffspaltung kommt es auch durch Adsorption der Farbstoffmoleküle an den Oberflächen der Belebtschlammflocken zu einer Verringerung der Farbigkeit des Abwassers.
Ob die erzielten Reduzierungen im Bereich von 75% - 85% ausreichen, die durch den Anhang 38 vorgegebenen Grenzwerte von 7 m-1 für gelb, 5 m-1 für rot und 3 m-1 für blau zu erreichen sind, hängt bei ei-nem vorgegebenem Betriebsregime vor allem von der Eingangsfarbigkeit ab, die starken Schwankungen unterliegt. Als für die Entfärbung inhibierende Faktoren haben sich vor allem das im Abwasser vorhandene Wasserstoffperoxid und das alkalische Milieu des Abwassers erwiesen.
In der zweiten Stufe werden bei dem so vorbehandelten Stoffstrom mit dem SBR-Verfahren die organischen Verunreinigungen abgebaut und damit mineralisiert. Die gesetzlichen Vorgaben für CSB, BSB5, NH4-N und Nges des Anhanges 38 für die Direkteinleitung werden alle eingehalten.
Auf der Grundlage des zuvor durchgeführten Messprogramms für die SBR-Anlage und der damit ermittelten Reinigungsleistung der Versuchskläranlage wurde die erste Ausbaustufe einer Großkläranlage für das gesamte betriebliche Abwasser geplant und gebaut, mit der die organische Belastung beseitigt wird. Durch eine Maßstabsübertragung aller wichtigen Größen wie Behältervolumen, Austauschvolumen, Dauer der Lüftungs-, Rührer-, Sedimentier- und Dekantierphasen, Schlammenge u.a. Größen konnten die Parameter für die Kläranlage ermittelt werden. Sie besteht aus einem Vorlagebehälter, zwei parallel geschalteten SBR-Behältern und einem Schlammbehälter. Diese Großanlage ist inzwischen in den Probebetrieb gegangen und bestätigte die Übertragbarkeit der in der Pilotanlage gefundenen Ergebnisse. Somit ist auch eine Erweiterung der Anlage um die im Vorhaben erprobte anaerobe Entfärbung in einer weiteren Ausbaustufe aufgrund der vorliegenden Messwerte möglich.
Die Reinigung des Gesamtmischabwassers des Betriebes, insbesondere der Verzicht auf eine Teilstrombehandlung, stellt aus ökonomischer und ökologischer Sicht eine günstige Variante zur Reinigung des Abwassers dar. Durch die Behandlung des Gesamtabwassers des Betriebes steigen zwar die Investitionskosten wegen der größeren Behältervolumina an, die Betriebskosten bleiben aber auf einem sehr niedrigen Niveau. Insbesondere das ausgleichende Potential wenig verschmutzter Abwasserteilströme wird bei einer Behandlung des gesamten Abwassers ausgenutzt. Mit der ersten Ausbaustufe der Be-triebskläranlage liegen die Betriebskosten bei ca. 0,5 € pro Kubikmeter gereinigtem Abwasser, was besonders durch einen Verzicht auf chemische Behandlungsschritte möglich wurde.
Die ausschließlich biologische Reinigung eines Industrieabwassers einer Textilveredlung geht gegenwärtig über den Stand der Technik hinaus.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

1 Posterpräsentation und Messeexponat
4 Vorträge
3 Veröffentlichungen


Fazit

Mit einer Anaerobstufe kann das farbige Gesamtabwasser eines Textilveredlungsbetriebes mittels eines Belebtschlammes und ggf. Fäkalien als Cosubstrat entfärbt werden. Eine anschließende Weiterbehandlung des Abwassers in einer aeroben Belebung hat sich erfolgreich bewährt. Ein anderer erfolgversprechender Ansatz wäre die Nutzung von Schweinegülle als Cosubstrat.