Im Rahmen eines ausführlichen Pilotbetriebs stellt die HANS HUBER AG die Leistungsfähigkeit des VRM®-Verfahrens zum Prozesswasser-Recycling unter Beweis. Die Bamberger Kaliko GmbH ist seit über 135 Jahren erfolgreich im Bereich der Textilveredelung tätig. Das Sortiment umfasst textile Bucheinbandstoffe, Rollostoffe und verschiedene technische Textilien. Besonders auf dem Gebiet der Produktion von Rollostoffen ist die Bamberger Kaliko GmbH einer der weltweit bedeutendsten Produzenten. Hervorzuheben sind die umweltfreundlichen Veredelungsprozesse, bei denen vollständig auf den Einsatz von lösungsmittelhaltigen Stoffen, Chlor, FCKW, bromierte Flammschutzmittel oder PVC verzichtet wird. Die Textilveredelung hat verfahrensbedingt einen hohen Wasserverbrauch. Aus diesem Grund ist es das Ziel, das im Prozess anfallende Abwasser intern zu recyceln. Hierzu muss eine Qualität des gereinigten Abwassers erreicht werden, welche die anschließenden Färbeprozesse nicht negativ beeinflusst. In diesem Zusammenhang sind vor allem die Parameter Eisen, Salz und Wasserhärte kritisch. Momentan bezieht die Bamberger Kaliko GmbH das Prozesswasser aus zwei Brunnen, das vor Gebrauch enthärtet und enteist wird.

Die in der Produktion anfallenden Abwässer wurden bislang mit einer eigenen biologischen Abwasseranlage behandelt und nach dieser Teilbehandlung dem städtischen Kanalnetz zugeführt. Die abgetrennten Abwasserinhaltsstoffe und der Klärschlamm werden eingedickt, entwässert und einem Kompostierungsprozess zugeführt. Die dabei entstehenden Produkte sind für Rekultivierungszwecke verwendbar. Aufgrund der steigenden Produktionskapazitäten und der Abnahme der Leistung der Flachbrunnen besteht seit längerem die Überlegung einer internen Kreislaufführung. Da dies durch andere Verfahren bisher nicht möglich war, sind die Verantwortlichen der Firma Kaliko auf die Firma HUBER zugekommen um dafür ein passendes Konzept auszuarbeiten. Um die grundsätzliche Eignung eines Membranverfahrens für solche Anwendungen zu ermitteln, wurde zunächst ein viermonatiger Pilotbetrieb durchgeführt. Dabei sollten auch die notwendigen Auslegungsparameter für den biologischen Prozess und die Membranfiltration sowie die notwendige Vorbehandlung ermittelt werden.  Im Versuchsbetrieb stellte sich heraus, dass die bisherige physikalische Vorreinigung nicht ausreicht, um einen stabilen Membranbelebungsprozess zu gewährleisten. Zur verbesserten  Feststoffabscheidung wurden dem Versuchsaufbau mehrere Absetzbecken vorgeschaltet und somit eine praktisch feststofffreie Vorlage geschaffen. Da diese Anordnung später so nicht realisiert werden kann, wurde nach den Membranversuchen entschieden, auch noch einen Testlauf mit der HUBER Druckentspannungsflotations HDF zu machen. Versuchsdurchführung Beide Versuche waren sehr erfolgreich. Mit der Flotationsanlage wird neben einer hervorragenden Feststoffentfernung die Neutralisation der häufig wechselnden Abwasserbeschaffenheit erreicht, womit optimale Zulaufbedingungen für die MBR-Anlage geschaffen sind.

Die Flotationsversuche wurden nach zwei Wochen erfolgreich abgeschlossen. Die Projektierung mit der MBR-Anlage wurde auf dreieinhalb Monate ausgedehnt, um zuverlässige Daten über biologische Abbaubarkeit, Membranverträglichkeit sowie die Grundlage für das Scale-up zu bekommen. Gelegentliche Analysen des Ablaufs hinsichtlich Eisen, Calcium, Magnesium und Härte lieferten Informationen über die Verwendbarkeit des Permeats im Prozess. Die gesammelten Daten und Erfahrungen zeigten, dass bei gleichzeitiger Optimierung der vorhandenen Feststoffabscheidung aus dem Abwasser durch Automatisierung von Neutralisation, Fällung und Flockung und der Installation einer Druckentspannungsflotationsanlage die notwendigen Vorraussetzungen für den Einsatz einer Membranbelebungsanlage gegeben sind. Die Umrüstung auf eine Membranbelebungsanlage war hier nicht als Erweiterung, sondern als Umrüstung bzw. als Optimierung des bestehenden Systems zu sehen. Zwar konnten einzelne Elemente, wie z. B. Pufferspeicher und Schlammbehandlung weiterhin verwendet werden, aber die bestehende biologische Abwasserbehandlungsstufe musste bei der Umstellung auf das Membranbelebungsverfahren durch einen Membranbelebungsreaktor ersetzt werden. Dazu wurde ein Scale-up vom Versuchsmaßstab auf den realen Durchsatz von 500 m3/d durchgeführt.

Der Versuch hatte alle dazu erforderlichen Auslegungsdaten geliefert. Für die weitergehende Aufbereitung des erzeugten Permeats im späteren Veredelungsprozess ist eine Enthärtung und Enteisenung erforderlich. Da dies in vergleichbarem Umfang wie bisher  durchgeführt werden muss, reicht die vorhandene Kapazität an Ionentauschern und Filtern aus. Konzept zur Umsetzung der Full-Scale-Anlage Ziel bei der Umsetzung des Scale-up war es, möglichst viele Komponenten der bestehenden Anlage zu übernehmen bzw. weiterzuverwenden. Die vorhandenen Pufferbecken wurden vergrößert und aufgeteilt – eines wird weiterhin als Puffer verwendet, um die Zulaufbedingungen für die Flotation zu vergleichmäßigen; und das andere wird zum Biologiebecken umgerüstet. Die bestehende Vorsiebung sowie auch die Schlammbehandlung wurden unverändert beibehalten. Die neue Anlage wurde vollständig integriert. Die technische Umsetzung der Full-Scale-Anlage erfolgte in zwei Stufen. Zunächst wurde die Flotation mit chemischer Stufe umgesetzt. Der weitgehend feststofffreie Ablauf aus der Flotation konnte als Übergangslösung bis zur Inbetriebnahme der Membrananlage direkt in das lokale Kanalnetz abgegeben werden. Somit war genug Zeit für die zweite Stufe, dem Umbau der alten Puffer-Becken und dem Einbau der Membrananlage. Die Membrananlage wurde im Sinne eines redundanten Systems in zwei Linien aufgeteilt. Auch übrige Schlüsselkomponenten wurden redundant ausgeführt, um eine maximale Anlagenverfügbarkeit zu gewährleisten. Installation und Inbetriebnahme der Full-Scale-Anlage Für die Installation der Flotationsanlage als erster Bauabschnitt wurde die dreiwöchige Betriebsruhe im August genutzt, in der Wartungs- und Reparaturarbeiten im Gesamtwerk durchgeführt wurden und daher kein Wasser anfiel. Mit der Wiederaufnahme der Produktion konnte auch die Flotationsanlage - HDF Baugröße 10 - in Betrieb genommen und wie oben beschrieben die  anfallenden Abwässer vorgereinigt werden. Im An-schluss wurde die biologische Stufe installiert.  Zur Belüftung der Biologie werden spezielle Hyperbolid-Rührwerke eingesetzt, die neben dem erforderlichen Lufteintrag in das Abwasser auch eine optimale Luftverteilung und Homogenisierung im Becken garantieren. Nach einer nur insgesamt vierwöchigen Montagezeit konnte die Gesamtanlage in Betrieb genommen und die Biologie an die Abwasserinhaltsstoffe adaptiert werden.
Seit Oktober läuft die Anlage in hydraulischer Volllast und bestätigt die im Pilotversuch ermittelten Werte für die Wiederverwendung des „Abwassers“ im Prozess der Textilveredelung. Dieses Beispiel zeigt, dass nach einer vorbildlichen Pilotierung die Integration einer neuen Behandlungsstufe in ein bestehendes System und bei laufendem Betrieb hervorragend gelöst werden konnte. Die unterschiedlichen Zu-laufbedingungen wurden bei der Auslegung der Anlage berücksichtigt, so dass jetzt das Betriebspersonal geschickt den Betrieb der Anlage an die teilweise schwierigen Abwasserzusammensetzungen flexibel anpassen kann.

Von Bernhard Ortwein
Branchenvertriebsleiter
Geschäftsbereich Industrie