Bei einer Großmolkerei in Schweden ist ein Verfahren im Einsatz, das Abwasser biologisch reinigt, überschüssige Molke entsorgt und Biogas erzeugt. Das verbessert den Wasser-Fußabdruck der Produkte.

Bild: iStock, CarlosAndreSantos

Wassermanagement Der Fußabdruck als Benchmark

20.06.2017

In der industriellen Produktion tritt Wasser immer stärker in den Fokus. Mit Aufbereitungsanlagen kann man nicht nur Wasser, sondern auch andere Ressourcen einsparen.

Wie nachhaltig ein Unternehmen mit den Ressourcen umgeht, ist nicht nur von wirtschaftlichem Interesse. Es hat auch direkte Auswirkungen auf die CSR (Corporate Social Responsibility), den Beitrag für die Gesellschaft, den ein Unternehmen freiwillig aus seiner unternehmerischen Verantwortung heraus leistet. Auslöser für Investitionen in wasser- und abwassertechnische Anlagen sind zwar oft Erweiterungen oder Änderungen in der Produktion oder behördliche Auflagen. Aber auch firmeninterne CSR-Vorgaben spielen dabei eine zunehmend größere Rolle.

Auch ermitteln immer mehr Unternehmen den „Product Water Footprint“. Mit dem Wasser-Fußabdruck wird der direkte und indirekte Wasserverbrauch ermittelt, der benötigt wird, um ein Produkt herzustellen. Er dient dem Benchmarking. Allerdings existieren keine einheitlichen Berechnungsgrundlagen für diese Kennzahl, weshalb immer der der Berechnung zugrunde liegende Produktionsbereich mit betrachtet werden muss. Dennoch können Ziele für die Produktion aus der Kennzahl formuliert werden.

Nachhaltige wassertechnische Anlagensysteme

Die Industrie verlangt moderne Anlagen für die Wasser- und Abwasserbehandlung. Die Anlagen sollen sowohl Umweltschutz­auflagen sicher erfüllen als auch Ressourcen schonen, energieeffizient sein und den Wasserverbrauch reduzieren. Dezentrale Lösungen sorgen hier für den optimalen Einsatz von Ressourcen und minimale Abfallmengen beim Aufbereiten der Prozess- und Abwässer.

Mit intelligenten Recyclingverfahren werden zudem eingesetzte Produkte und Betriebsstoffe in die Prozesse zurückgeführt. Dazu gehören moderne Wasserrecyclingverfahren wie Membranbioreaktoren für die Prozesswasser- und Abwasserbehandlung. Mit biologischen Verfahren können etwa Biogas und aus dem Dampf Strom oder Warmwasser erzeugt werden. Hinzu kommen Möglichkeiten zur Wärmerückgewinnung. Um Wasser, Strom oder Hilfsstoffe bei der Wasserbehandlung zu sparen, müssen die Prozesse analysiert und optimiert werden.

Ein Praxisbeispiel soll die Vorteile einer Abwasserbehandlung mit Biogasgewinn aufzeigen. Bei einer Großmolkerei in Schweden ist ein innovatives Abwasserreinigungsverfahren im Einsatz. Mit diesem wird Abwasser biologisch gereinigt, überschüssige Molke entsorgt und Biogas gewonnen. Die bei der Käseherstellung anfallende Süßmolke ist ein hochenergetisches Nebenprodukt. Sie wird von anaeroben Bakterien in Biogas umgewandelt, das zu 60 bis 70 Prozent aus energetisch verwertbarem Methan besteht. Mit dem Verfahren werden pro Tonne Molke(-permeat) zirka 22,5 Kubikmeter Biogas gewonnen, was einer Energiemenge von 150 Kilowattstunden entspricht.

Pro Tag fallen bei der Milchverarbeitung rund 250 Kubikmeter Molke beziehungsweise Molkepermeat aus der Herstellung von verschiedenen Milchprodukten an, die zusammen mit einem geringen Anteil an hochbelasteten Produktionsabwässern in der biologischen Behandlungsanlage behandelt werden. Das gewonnene Biogas kann zur Warmwasser-, Dampf- oder Stromgewinnung mit einem Biogasheizkessel, einem Dampferzeuger oder einem Blockheizkraftwerk (BHKW) verwertet werden. Dies reduziert die Betriebskosten und verbessert die CO2-Bilanz. Mit dem automatisierten Prozess werden bei der Großmolkerei bis zu 10 000 Kubikmeter hochwertiges Biogas pro Tag erzeugt. Dabei werden über 90 Prozent des Energiegehalts der Molke in Biogas umgewandelt. Die installierte Wassertechnik verschafft dem Unternehmen langfristig einen wirtschaftlichen Nutzen und eine gesteigerte Energieeffizienz.

Ein weiteres Praxisbeispiel ist das Spülwasserrecycling für einen Getränkeabfüller. PET-Flaschen müssen vor dem Abfüllen von Softdrinks oder Wasser sterilisiert werden. Für die leichten dünnwandigen Flaschen hat sich das Kaltsterilisationsverfahren bewährt. Nach dem Sterilisationsprozess heißt es, die Desinfektionsmittelreste mit sterilem Wasser auszuspülen. Der Wasserbedarf hierfür ist sehr hoch und belastet die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. In Abhängigkeit von der Rohwasserquelle und den Anforderungen an die Spülwasserqualität können die Beschaffungs- oder Herstellkosten zwischen wenigen Cent und mehreren Euro pro Kubikmeter Wasser liegen. Es bot sich daher an, über eine Wasserrecyclinganlage nachzudenken. Das recycelte Wasser muss in stabiler Qualität geliefert werden und frei von Keimen und Desinfektionsmitteln sein.

Für den Getränkeabfüller wurde eine Verfahrenskombination aus Membrantechnik und Enthärtungsverfahren entwickelt, das aus dem gebrauchten Spülwasser hochwertiges Spülwasser produziert. Kernstück der Anlage ist eine Umkehrosmoseeinheit. Etwa 20 Prozent des verunreinigten Spülwassers werden aus dem System geschleust und durch frisches enthärtetes oder entsalztes Trinkwasser ersetzt. Der Abwasserstrom kann so um zirka 80 Prozent reduziert werden. Ein wichtiger Baustein, um den Product Water Footprint zu reduzieren.

Betriebskosten optimieren

Für viele Unternehmen gehört die Behandlung von Wasser und Abwasser nicht zum Kernprozess ihrer Produktion. Die Komplexität der industriellen Abwasserbehandlung kann vor allem für kleine und mittelständische Betriebe schnell eine Her­ausforderung darstellen, die mit eigenen Ressourcen zum Teil schwer zu bewältigen ist. In der Folge laufen viele Anlagen nicht optimal. Oftmals werden die behördlich geforderten Grenzwerte zwar eingehalten, jedoch verursacht der Anlagenbetrieb hohe Kosten, insbesondere durch hohe Energieverbräuche und zu entsorgende Reststoffmengen. Gleichzeitig fehlt im Betrieb erfahrenes Personal mit entsprechendem Know-how im abwassertechnischen Bereich. Möchte der Betrieb die Effizienz seiner Wasser- und Abwasserbehandlungsanlagen und das Know-how im Bereich der Wasser- und Abwasserbehandlung erhöhen, diesem Bereich jedoch keine eigenen Ressourcen wie Zeit und Ausbildung widmen, bietet es sich an, die Betriebsführung an ein externes Fachunternehmen abzugeben.

Das Unternehmen bleibt hierbei Inhaber der abwassertechnischen Genehmigung, die Verantwortung des Anlagenbetriebs geht jedoch an das Fachunternehmen über, welches durch seine Kompetenz den Anlagenbetrieb optimiert und damit die Grundlage für einen wirtschaftlichen Betrieb bildet. Das Unternehmen profitiert vom Know-how des Fachunternehmens und verringert gleichzeitig sein Haftungsrisiko. Eine industrielle Wasser- und Abwasserbehandlung lässt sich an vielen Stellschrauben optimieren.

Über eine Prozessanalyse zu Beginn eines Betriebsführungsprojekts lassen sich daher häufig Optimierungspotenziale auch hinsichtlich der Wasserverbräuche aufdecken. Während des täglichen Betriebs kann erfahrenes und geschultes Personal relevante Einsparpotenziale über Feinjustierung der Prozesse generieren. Entscheidend dabei ist, dass die Prozesse während des Anlagenbetriebs kontinuierlich an sich ändernde Bedingungen angepasst werden, um einen bestmöglichen Betrieb zu ermöglichen.

Das folgende Praxisbeispiel eines Betriebsführungs-Contractings für eine große Molkerei zeigt das Sparpotenzial diese Lösung auf. Seit März 2010 betreibt EnviroChemie im Rahmen eines Betriebsführungs-Contracting bei einer großen deutschen Molkerei die Abwasserbehandlungsanlage. Aufgrund der weltweit gestiegenen Nachfrage nach Milchprodukten steigerte die Molkerei seit dem Jahr 2010 an einem ihrer Standorte die Milchverarbeitung um rund 50 Prozent auf jährlich 1,7 Milliarden Liter Rohmilch. Für die Abwasserbehandlungsanlage bedeutete dies unter Berücksichtigung zukünftiger Entwicklungen ebenfalls eine notwendige Leistungssteigerung um 50 Prozent.

Die Molkerei stand aufgrund der massiven Expansion der Produktion vor großen Herausforderungen. Trotz eigener schlanker Strukturen mussten unterschiedliche komplexe Projekte in Produktion und Umwelttechnik in schneller Abfolge abgewickelt werden. Das Contracting bietet die Möglichkeit das Projekt zu finanzieren und zu verbessern.

Nach der Übernahme der Betriebsführung im Jahr 2010 hat EnviroChemie den dreistufigen Ausbau sowie die Modernisierung der Abwasserbehandlungsanlage auf eigene Kosten durchgeführt. Die Molkerei erhielt eine um 50 Prozent erhöhte Anlagenkapazität mit neuester Technik ohne finanzielle Eigenbelastung und gewann Planungssicherheit. Außerdem wurden im Rahmen des Betriebsführungs-Contracting die Verbrauchsmengen der Betriebsmittel optimiert, wodurch sich auch der Stromverbrauch um etwa 20 Prozent reduziert hat. Die ebenfalls verbesserte Schlammentwässerung führte zu weniger Klärschlamm und geringeren Entsorgungskosten.

Die komplette Betreuung der Anlagentechnik zur Abwasserbehandlung stellen Ingenieure und Techniker von EnviroChemie sicher. Das Unternehmen plant, baut und betreibt seit 40 Jahren Technologien und Dienstleistungen für die Industriewasserbehandlung. So bleiben alle Aufgaben, die während des Betriebs der Abwasserbehandlung anfallen, in den erfahrenen Händen des Betriebsführungspartners und die Molkerei kann sicher sein, dass alle Aufgaben kompetent gelöst werden.

Bildergalerie

  • Darstellung der Vorgehensweise, einen Anlagenbetrieb während eines Betriebsführungsprojekts kontinuierlich zu optimieren.

    Bild: EnviroChemie

  • Ingenieure und Techniker von EnviroChemie betreuen im Rahmen eines Betriebsführungs-Contractings die Anlagentechnik zur Abwasserbehandlung.

    Bild: EnviroChemie

Firmen zu diesem Artikel
Verwandte Artikel