Betriebsführung der industriellen Abwasserbehandlung durch Envirochemie im Auftrag eines Lebensmittelunternehmens

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 zur Herausforderung werden, die mit eigenen Ressourcen teilweise nur schwer zu bewältigen ist. In der Folge laufen viele Anlagen nicht optimal. Oft werden behördlich geforderte Grenzwerte zwar eingehalten, jedoch verursacht der Anlagenbetrieb immense Kosten, insbesondere durch hohe Energieverbräuche und zu entsorgende Reststoffmengen.

Gleichzeitig fehlt im Betrieb erfahrenes Personal mit entsprechendem Know-how in der Abwassertechnik. Möchte der Betrieb die Expertise und die Effizienz seiner Wasser- und Abwasserbehandlungsanlagen erhöhen und gleichzeitig Ressourcen wie Zeit und Ausbildung sparen, bietet sich die Betriebsführung durch ein externes Fachunternehmen an. 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 die Grundlage für einen wirtschaftlicheren Betrieb legt. Das Unternehmen profitiert vom Know-how des Fachunternehmens und verringert gleichzeitig sein Haftungsrisiko.

Vorgehensweise zur Kostenoptimierung mit Betriebsführungsprojekten
Zur Optimierung einer industriellen Wasser- und Abwasserbehandlung stehen viele Stellschrauben zur Verfügung. Zu Beginn eines Betriebsführungsprojekts identifiziert eine Prozessanalyse Optimierungspotentiale, welche dann im Zuge der Betriebsführung umgesetzt werden. Während des täglichen Betriebs der Anlage entsteht ein weiteres erhebliches Einsparpotential durch die Feinjustierung der Prozesse durch erfahrenes und geschultes Personal. Entscheidend ist, dass die Prozesse während des Anlagenbetriebs kontinuierlich an sich ändernde Bedingungen angepasst werden, um einen optimalen Betrieb zu ermöglichen. Ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess für diesen Bereich verdeutlicht das Vorgehen (Abb.2).

Prozessanalyse als Grundlage
Zu Beginn eines Betriebsführungsprojekts sowie in regelmäßigen Abständen wird anhand einer Prozessanalyse der Ist-Zustand ermittelt:

• Dies umfasst eine Bestandsaufnahme der gesamten Wasser- und Abwasserbehandlungsanlage einschließlich der Entsorgungssituation für Reststoffe sowie den Einsatz von Hilfs- und Betriebsmitteln. Zusammen mit den verfügbaren Betriebsdaten der Behandlungsanlage erfolgt eine Beurteilung der Prozessstabilität und eine Aufstellung bzw. Abschätzung der Betriebskosten (Energie, Personal, Hilfs- und Betriebsstoffe, Instandhaltung, Abwassergebühren).
• Daneben erfolgt wenn möglich eine Bestandsaufnahme der wichtigsten Abwasserquellen bzw. –teilströme sowie des Wasserbedarfs des Unternehmens. Ziel ist es, Optimierungspotential aufzeigen zu können und ein möglichst genaues Bild über aktuelle und zukünftige Abwassermengen und  ihrer Inhaltsstoffe zu erhalten.

Prozessoptimierungen werden vorgeschlagen
Die Erkenntnisse der Prozessanalyse und bei Bedarf von Labor-und Pilotversuchen dienen der Optimierung der Wasser- und Abwasserbehandlungsanlage. Auch Verfahrensvorschläge für prozess- und produktionsintegrierte Maßnahmen werden erarbeitet. Durch die Umsetzung dieser Maßnahmen lassen sich im Idealfall sowohl die Produktionskosten verringern, z.B. durch Wertstoffrückgewinnung oder Wasserrecycling,  als auch die Betriebskosten der Abwasserreinigungsanlage reduzieren, z.B. durch Senkung des Betreuungsaufwands, des Energie- und Chemikalienverbrauchs oder der zu entsorgenden Schlammmenge. Während des Anlagenbetriebs erfolgt Optimierung. Im Rahmen eines Anlagencontrollings werden die Betriebsdaten gesammelt und anhand entsprechender Auswertungen der Betrieb der Abwasserbehandlungsanlage möglichst effizient ausgerichtet.

Betriebsführung mit Energiegewinnung aus Abwasser in der Lebensmittelindustrie
Seit November 2012 betreibt Envirochemie  im Auftrag eines großen deutschen Lebensmittelherstellers der Kartoffelveredelungsindustrie die Behandlungsanlage für die Produktionsabwässer. Täglich sind ca. 1.000 m³ an stärkehaltigem Produktionsabwasser zu behandeln. Die Einleitung des behandelten Abwassers erfolgt direkt in ein nahe gelegenes Gewässer.
Bei der Übernahme der Betriebsführung umfasste die  Produktionsabwasserbehandlung eine aerobe Belebungsanlage zur CSB- und Stickstoffreduzierung (Nitrifikation mit vorgeschalteter Denitrifikation). Die gesetzlichen Grenzwerte konnten über die bestehende Abwasserbehandlungsanlage sicher eingehalten werden. Jedoch fielen beim Betrieb der aeroben Behandlungsanlage große Überschussschlammmengen und somit hohe Entsorgungskosten an. Daneben erforderte die Abwasserbehandlung einen hohen Energieverbrauch, insbesondere durch die Drucklufterzeugung  für die aerobe Behandlungsstufe.

Anaerobe Abwasserbehandlungsstufe
Eine von Envirochemie  im Vorfeld der Übernahme der Betriebsführung durchgeführte Prozessanalyse ergab, dass die Betriebskosten durch Änderung der Verfahrenstechnik, Modernisierung der Anlage und Anpassungen im Anlagenbetrieb deutlich reduziert werden können. Die Abwasserbehandlungsanlage wurde nach der Übernahme der Betriebsführung von Envirochemie erweitert und der Anlagenbetrieb optimiert. Kernstück der Erweiterung ist die Integration einer aneroben Behandlungsstufe durch die Errichtung eines Biomar ASBx-Reaktors mit vorgeschalteter Flomar Flotation (Abb. 3).
Hintergrund der Überlegungen bei der Erweiterung war, dass nur ein gewisser Teil des im Abwasser vorhandenen gelösten Kohlenstoffs zur Stickstoffentfernung mittels Denitrifikation benötigt wird. Der verbleibende Anteil des gelösten Kohlenstoffs führt bei rein aerober Behandlung nur zu einer unerwünscht hohen Bildung von Überschussschlamm sowie einem hohen Energieverbrauch.

Durch die neue anaerobe Abwasserbehandlungsstufe kann einen Großteil des im Abwasserteilstrom befindlichen gelösten CSB in Methan umgewandelt und energetisch genutzt werden. Im Jahr 2015 konnten so 310.000 Nm³ Biogas produziert (Abb. 4, rechts) und im Unternehmen statt fossilem Erdgas zur Dampferzeugung eingesetzt werden. Gleichzeitig wird die Masse  des in der aeroben Behandlungsstufe anfallenden Überschussschlammes sowie der Energieverbrauch deutlich gesenkt. Durch die Integration der aneroben Behandlungsstufe und Optimierung des Anlagenbetriebs wurde die zu entsorgende Schlammmenge um ca. 46% sowie der Stromverbrauch um ca. 54% (Abb. 4, links) deutlich reduziert.

Die für die Erweiterung erforderlichen Umbaumaßnahmen wurden im Rahmen eines Contracting-Vertrags von Envirochemie auf eigene Kosten durchgeführt. Die Refinanzierung erfolgt über das Betriebsführungsentgelt.