Effiziente Wiederverwendung von Wasser in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie
Hinsichtlich der Wasserwiederverwendung ergeben sich fünf Erkenntnisse:
  • Wasserverknappung als ernstzunehmende Herausforderung;
  • mit Lösungen zur Wasserwiederverwendung das Unternehmensrisiko vermindern;
  • je nach den individuellen Anforderungen stehen mehrere Aufbereitungsoptionen zu Verfügung;
  • langfristige Vorteile durch Auswahl der richtigen Anlage;
  • für den Einstieg die erforderlichen Informationen zusammenstellen.

Es steht also nur ein winziger Anteil des Wassers unseres Planeten für den täglichen Verbrauch zur Verfügung. Nach einer Schätzung wird der weltweite Wasserbedarf im Jahre 2030 den Vorrat um gigantische 40 % übersteigen, wenn der gegenwärtige Trend anhält.

Wasserintensive Rosinenverarbeitung
Die Vorzüge der Wasserwiederverwendung sind

  • Erweiterung des Nachhaltigkeitsgedankens;
  • Sicherstellen der angemessenen Wasserqualitätsstandards für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie;
  • geringeres Unternehmensrisiko durch verminderte Abhängigkeit von externen Wasserquellen.

Die National Raisin Company in Fowler, Kalifornien, USA, ist einer der weltweit größten Rosinenverarbeiter. Bei der täglichen Verarbeitung von rund 200 t Rosinen produziert das Unternehmen 230 bis 300 m³/d Abwasser, überwiegend aus dem Waschen der Rosinen. Durch den Waschvorgang gelangen Staub, Zucker und andere Verunreinigungen in das Wasser. Das Unternehmen benötigte eine Lösung für die effektive Reinigung und Wiederverwendung dieses großen Wasservolumens. Nun hat das Unternehmen ein speziell auf diese Bedürfnisse zugeschnittenes Wasseraufbereitungssystem, das in seiner Konstruktion die besonderen Wasseranforderungen berücksichtigt. Die Installationskosten bei der National Raisin Company amortisierten sich nach weniger als zwei Jahren. Darüber hinaus ergeben sich jährliche Einsparungen in Millionenhöhe bei den Abwassereinleitungskosten.

Auswahl der richtigen Aufbereitungsoption
Für die kommerzielle Aufbereitung von Abwasser zu dessen Wiederverwendung stehen eine Reihe von Technologien zur Verfügung. Ein konventionelles Aufbereitungsverfahren entfernt im Wasser vorhandene Feststoffe. Die Technologien dieser Kategorie bieten eine minimale Desinfektion und beinhalten den Einsatz von Sieben, Entspannungsflotation und Vorklärbecken, Filtern, biologischer Aufbereitung durch konventionell aktivierten Klärschlamm, Chlorierung und pH-Anpassung, Reduzieren der Feststoffe und des biochemischen Sauerstoffbedarfs (BSB). Für einige Anwendungen der Wiederverwendung, wie die Rasenbewässerung, ist eine konventionelle Aufbereitung sicherlich ausreichend.

Wenn ein konventionelles Aufbereitungsverfahren die erforderlichen Aufbereitungsstandards nicht erfüllen kann, können die erweiterten Aufbereitungstechnologien zum Einsatz kommen. Diese Technologien übertreffen bei Weitem die konventionellen Aufbereitungsverfahren bei der Entfernung von Schadstoffen. Sie werden auf spezielle Anforderungen zugeschnitten, wie z.B:

  • Entfernen von Feststoffen und Bakterien mittels Mikrofiltrations- oder Ultrafiltrationsmembranen;
  • biologischer Nährstoffentzug durch Sequencing-Batch-Reaktoren (SBR) oder Membranbioreaktoren (MBR);
  • Entfernen gelöster organischer Stoffe oder Salze mittels Umkehrosmose;
  • Entfernen von Spurenkontaminationen und Pathogenen mittels Oxidation und Desinfektion;
  • Entfernen gelöster organischer Stoffe und Kontaminationen mittels eines Adsorptionsverfahrens oder einer erweiterten, biologisch aktivierten Ozonfilterung.

Biologische Aufbereitung, Desinfektion, UV-Technologie …
Die biologische Aufbereitung gliedert sich in zwei Unterkategorien: Sequencing-Batch-Reaktor (SBR) und Membranbioreaktor (MBR) In der Regel erfordern SBR niedrigere Investitionen als MBR, dafür haben MBR geringere Betriebskosten. Durch Kombination der biologischen Aufbereitung mit der Membranfiltration bieten sie ein Aufbereitungsergebnis hoher Qualität, erreichen stringente Nährstoffgrenzwerte für Phosphor sowie Stickstoff und haben gegenüber der SBR-Technologie einen geringeren Platzbedarf.

Bei der Aufbereitung durch Desinfektion unterscheidet man drei Kategorien: Chlor, Ultraviolett (UV) und Ozon. Die einfachste Form ist die Chlordesinfektion. Bei diesem Aufbereitungstyp wird das Wasser mit Hypochlorit gefiltert, um Chlorrückstände zu generieren, die Pathogene, wie zum Beispiel Bakterien, inaktivieren.

UV-Technologien sind chemikalienfrei und erfordern eine kürzere Kontaktdauer als die Chlordesinfektion. Bei diesen Systemen wird Wasser durch einen Reaktor geleitet, der kurzwelliges UV-Licht zur Zerstörung der DNA-Strukturen von Mikroorganismen wie Bakterien, Viren, Hefe und Schimmelpilzen emittiert. Diese Technologie kann auf praktisch jede Flüssigkeit angewendet werden, sodass sie oft in der Getränke verarbeitenden Industrie zu finden ist; allerdings ist das UV-Verfahren von der Klarheit des Wassers abhängig. Je klarer das Wasser ist, desto weniger Energie ist für die Aufbereitung erforderlich, weshalb in Abwasseraufbereitungsanlagen mit UV-Desinfektion eine Vorbehandlung üblich ist.

Mit Ozon und den erweiterten Oxidationsprozessen (AOP) stehen leistungsfähige Oxidationsaufbereitungstechnologien zur Verfügung, die Hydroxylradikale, die stärksten in der Wasseraufbereitung verwendeten Oxidationsmittel, generieren. AOP ist ein idealer Desinfektionsansatz zur Behandlung abbauresistenter Umweltgifte, die sich durch andere Technologien nicht beseitigen lassen. AOP und Ozontechnologien werden in der Regel mit anderen Filtrationstechnologien kombiniert.

Zusätzlich zu den biologischen Reinigungs- und Desinfektionstechniken stehenandere erweiterte Aufbereitungstechnologien zur Verfügung, die sich entweder einzeln oder in Kombination zum Erfüllen von Anforderungen an die Abwasserentsorgung verwenden lassen.
Mit der Membranfiltration unter Verwendung von Technologien wie beispielsweise der Mikro- und Ultrafiltration lassen sich in der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung anzutreffende Schwebstoffe entfernen. Diese Technologien können einige Pathogene, Viren und Bakterien entfernen.

Bei der Umkehr- oder Reverseosmose (RO) werden Salze und viele gelöste organische Stoffe durch eine halb-durchlässige Membran entfernt. RO kommt dann zum Einsatz, wenn wiederverwendetes Wasser höchster Qualität verlangt wird, zum Beispiel Speisewasser für einen Hochdruckkessel oder alle Anwendungen mit niedrigen Umweltgift- und Salzgehalten. RO kann hohe Kosten verursachen, und der produzierte Abwasserstrom ist eine konzentrierte Brühe, die eine bestimmungsgemäße Entsorgung erforderlich macht.

Welche Pumpe ist die richtige?
Die Wasseraufbereitung ist nur der erste Schritt, um eine effiziente und wirksame Abwasseraufbereitung und Wasserwiederverwendung innerhalb einer Produktionsstätte sicherzustellen. Ebenso wichtig für ein Unternehmen ist das Betrachten der Förderung und Speicherung des wiederzuverwendenden Wassers.

Aufbereitungs- und Pumpsysteme sind Primärenergieverbraucher innerhalb der Wasser- und Abwasserkreisläufe. Die Systemdimensionierung und die Auswahl der richtigen Anlage für die spezifischen Wiederverwendungsanforderungen sind entscheidend für das Erreichen einer maximalen Energieeinsparung über die Standzeit der Anlage.

Pumpen haben in einem Wiederverwendungssystem zwei Aufgaben: Förderung und Druckerhöhung. Wasser muss von einem Ort zum anderen bewegt werden, während der Aufbereitung, für die Speicherung oder zu den Verbrauchsstellen. Einige Aufbereitungstechnologien erfordern eine Druckerhöhung, wie beispielsweise RO, bei der das Wasser unter hohem Druck durch eine Membran gedrückt werden muss. Zahlreiche Anwendungen der Wiederverwendung, wie Bewässerung und Anlagenreinigung, erfordern eine Druckerhöhung.

Die Auswahl der Pumpe und der Verrohrung hat einen erheblichen Einfluss auf den Energieverbrauch über die gesamte Standzeit des Systems. Pumpen sind so auszuwählen, dass der Auslegungspunkt im Punkt mit dem besten Wirkungsgrad liegt. Die Verrohrung ist mit minimalen Druckverlusten auszulegen. Man schätzt, dass der Energieverbrauch in einem Wasserwiederverwendungssystem mit nicht fachgerecht ausgelegten Pumpen und Rohrleitungsanlagen um 200 bis 300 % zu hoch sein kann.

Wie das System zur Wasserwiederverwendung realisieren?

  • Zielsetzung definieren: Für die Entscheidung, welcher Systemtyp für die Wasserwiederverwendung innerhalb einer Produktionsstätte benötigt wird, sind zunächst die Ziele aus der Perspektive sowohl der Nachhaltigkeit als auch der Kosten zu definieren.
  • Anwendungsbereiche auswählen: Als nächstes sind die Anwendungsbereiche festzulegen, für die das Wasser verwendet werden soll. Am besten beginnt man mit den Anwendungsbereichen, die großen Volumenbedarf an wiederzuverwendendem Wasser bei geringeren Qualitätsanforderungen haben und entsprechend wenig Aufbereitung erfordern, wie zum Beispiel großflächige Bewässerungen. Mit diesem Ansatz erreicht die Produktionsstätte die beste Rentabilität ihrer Investition, während höhere Aufbereitungsgrade die Kosten selbstverständlich nach oben treiben.
  • Aufbereitungsgrade festlegen: Abschließend sind die Aufbereitungsgrade für die ausgewählten Anwendungsbereiche festzulegen. Durch Messen der Ist-Wasserqualität wird eine Ausgangslinie festgelegt, die dann mit dem für die ausgewählten Anwendungsbereiche erforderlichen Qualitätsniveau verglichen wird. Die sich ergebende Differenz der Wasserqualität bestimmt die Intensität der Aufbereitung.

Brau Beviale Halle 6 – 131

Hier können Sie näher über Systemlösungen für effiziente und nachhaltige Wassertechnologie indormieren

 

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