Abwasseraufbereitung Kosmetikproduktion mit sauberem Abwasser

Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Emil Kiessling mit Firmensitz in Georgensgmünd, Mittelfranken, ist ein erfolgreicher Kosmetikhersteller. Die Produktpalette reicht von Naturkosmetik bis zum Sonnenschutz. Über einen Messekontakt erhielt die DAS Environmental Expert Dresden den Auftrag, die Abwasserentsorgung des Unternehmens zu optimieren.

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In der Vorbehandlung wird das Wasser gesammelt, Chemikalien werden hinzu dosiert, um Feststoffe aus dem Wasser zu fällen bzw. zu flocken. Anschließend schwämmt eine Flotation geflockte Feststoffe auf. Bei Bedarf wird das Wasser neutralisiert.
In der Vorbehandlung wird das Wasser gesammelt, Chemikalien werden hinzu dosiert, um Feststoffe aus dem Wasser zu fällen bzw. zu flocken. Anschließend schwämmt eine Flotation geflockte Feststoffe auf. Bei Bedarf wird das Wasser neutralisiert.
(Bild: DAS)

Viele der in der Körperpflege genutzte Substanzen verursachen, wenn sie in höheren Konzentrationen in Gewässer gelangen, erhebliche Schäden. Mit all den Duft- und Farbstoffen, ätherischen Ölen, Emulgatoren und Tensiden ist auch eine städtische Kläranlage schnell überfordert. Da Emil Kiessling großen Wert auf eine verantwortungsvolle und nachhaltige Produktion legt, war es dem Unternehmen wichtig, das Abwasser innerbetrieblich so aufzubereiten, dass die anschließende Entsorgung über das kommunale Abwassersystem problemlos und ohne jegliches Risiko für die Umwelt erfolgen kann.

Gemeinsam mit den Verantwortlichen bei Emil Kiessling haben die Wasserexperten der DAS Environmental Expert daher ein Konzept zur weitergehenden Abwasserbehandlung erstellt. Ziel war es, mit möglichst geringen Kosten den Chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) im Abwasser maximal zu reduzieren. Bei der Firma Kiessling sorgt nun eine Kombination zwischen chemisch-physikalischer und biologischer Abwasseraufbereitung für die Entlastung des Kanalnetzes und der städtischen Kläranlage (eine Präsentation der Technologie finden Sie hier).

Die installierte Anlage ist groß genug für eine Kleinstadt mit 5000 Einwohnern und benötigt dank der TFR-Technologie der Dresdner Umwelttechnologiespezialisten bis zu 45 % weniger Energie als Anlagen vergleichbarer Größe.

Eine anspruchsvolle Aufgabe

Die Abwasseraufbereitung für einen Kosmetikhersteller ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Die Firma Kiessling produziert etwa 1500 Produkte nach über 600 Rezepturen. „Das hat zur Folge, dass sich die anfallende Abwassermenge sowie die Zusammensetzung der Schadstofffracht ständig verändern“, sagt René Reichardt, Leiter Geschäftsbereich Wasserbehandlung bei DAS Environmental Expert.

Die Abwasser-Spezialisten haben eine technische Lösung gefunden, die trotz dieser schwierigen Rahmenbedingungen eine ebenso zuverlässige wie kostengünstige Reinigung der Produktionsabwässer ermöglicht. Kernstück der Anlage zur Abwasseraufbereitung sind die patentierten TFR-Bioreaktoren (TFR –Trickle Flow Reactor, Rieselstromreaktor) des Dresdner Unternehmens.

Doch bevor das Abwasser darin mit Hilfe von Mikroorganismen von Schadstoffen befreit wird, erfolgt zunächst eine mechanische Vorreinigung. Anschließend wird in der ersten Behandlungsstufe eine Emulsionsspaltung mittels Eisen(III)-chlorid vorgenommen mit einer nachfolgenden Fällungs-/Flockungsstufe. Der dabei entstehende Schlamm wird durch Flotation abgetrennt.

Im Anschluss daran wird das vorbehandelte Abwasser zur Vergleichmäßigung in einem Misch- und Ausgleichsbecken mit einem Volumen von hundert Kubikmeter zwischengelagert.

Spezielle Mikroorganismen zersetzen organische Fracht

Nach einer Neutralisation sind dann Mikroorganismen die Hauptakteure bei der aeroben biologischen Umsetzung der noch im Abwasser enthaltenen organischen Fracht. In den TFR-Bioreaktoren der DAS Environmental Expert fließen die Abwässer von oben nach unten über ein Substrat, das aus leichten, kleinen Kügelchen mit einer hohen spezifischen Oberfläche besteht. Reichardt erklärt: „Auf diesem Trägermaterial siedeln sich spezielle Mikroorganismen in Form von Biofilmen an. Sie sind in der Lage, sowohl organische Lasten als auch diverse Schadstoffe zielgerichtet abzubauen.“ Das Ergebnis: Biomasse, Wasser und Kohlendioxid. Die in den einzelnen Behandlungsstufen anfallenden Schlämme werden entwässert und der Entsorgung zugeführt.

Für die Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen in den TFR-Bioreaktoren sorgt ein Ventilator, der am Boden der Anlage Luft aus der Umgebung einbläst. „Dafür ist kein erhöhter Druck erforderlich, weil der Reaktor nicht mit Wasser gefüllt ist“, erläutert Reichardt. „Zur Regeneration wird in regelmäßigen Abständen überflüssige Biomasse abgeschlämmt.“ Ansonsten läuft die Anlage nahezu wartungsfrei; Energieverbrauch, Betriebskosten und Verschleiß sind gering.

Schwankende Mengen und unterschiedliche Zusammensetzungen

Bei Emil Kiessling fällt das Abwasser chargenweise an. Die Zusammensetzung sowie die Konzentration der jeweils enthaltenen organischen Stoffe schwanken sehr stark. Problematisch ist zudem, neben der Vielfalt der Inhaltsstoffe, der Salzgehalt des Abwassers mit einer Chloridkonzentration zwischen 1500 und 2500 Milligramm pro Liter. Für ein biologisches Verfahren sind diese Voraussetzungen eine Herausforderung.

In einem viermonatigen Versuchsbetrieb wurde daher die TFR-Technologie direkt vor Ort getestet. Die Technologie selbst, die verfahrenstechnische Umsetzung, die stabile Leistung der Reaktoren sowie die direkte Betreuung der Anlage vor Ort durch Mitarbeiter der DAS Environmental Expert überzeugten, so dass im Herbst 2009 mit dem Bau der Großanlage begonnen wurde. Die Inbetriebnahme erfolgte im Frühjahr 2010.

„Dass Preis-Leistungs-Verhältnis, die Stabilität des Prozesses und ein kompetenter, flexibler Service vor Ort waren die K.O.-Kriterien der Fa. Kiessling bei der Suche nach einem neuen Abwasserreinigungssystem. Von der Vielzahl der Bewerber hat uns am Ende DAS überzeugen können. Nach der inzwischen mehrjährigen Betriebsphase sind wir sowohl vom Anlagenkonzept der drei TFR-Reaktoren als auch von der Service-Leistung und Einsatzbereitschaft des gesamten DAS-Teams begeistert“, sagt Roland Krauss, Betriebsleiter bei Emil Kiessling.

Gleichbleibend hohe Abwasserqualität

Die Anlage bei Emil Kiessling besteht aus drei TFR-Bioreaktoren, dem entsprechenden Belüftungs- und Rückspülsystem, Dosiereinheiten für Nährstoffe und Antischaumemulsion, einer Schlammbehandlung sowie der dazugehörigen Mess- und Regeltechnik. Jeder Reaktor ist acht Meter hoch und hat einen Durchmesser von drei Metern. Das Bruttovolumen eines jeden Reaktors beträgt 55 Kubikmeter. Das entspricht einem Gesamtbruttovolumen von 165 Kubikmetern.

Aufzureinigen sind im Schnitt 125 Kubikmeter Abwasser täglich mit einer Schadstofffracht, die durchschnittlich einem chemischem Sauerstoffbedarf (CSB) etwa 3000 Milligramm pro Liter entspricht. Im vierten Jahr beträgt der erreichte Abbaugrad im Mittel 91 %. Die CSB Ablaufwerte liegen weit unterhalb der einzuhaltenden 1000 Milligramm pro Gramm CSB.

Bei der Auswertung der CSB-Konzentration zeigt sich, dass selbst bei Konzentrationsspitzen von bis zu 6000 Milligramm pro Liter der einzuhaltende Wert von 1000 Milligramm pro Liter im Ablauf der Anlage eingehalten wird.

Der langjährig zuverlässige Anlagenbetrieb zeigt, dass sich die TFR-Technologie für komplizierte Applikationen eignet. Gerade für Abwässer aus der Kosmetikindustrie mit einer großen Schwankungsbreite sowohl an Inhaltsstoffen als auch der Konzentration ist dieses Verfahren vorteilhaft. Neben einer besonderen Stabilität des Verfahrens gegenüber Störungen wie kurzzeitiger Eintrag von Desinfektionsmitteln, Schwankungen des pH-Wertes, hohe Salzgehalte und Temperaturwechsel spielt vor allem der Sauerstoffüberschuss innerhalb des Systems die entscheidende Rolle.

Die Anlagen der DAS Environmental Expert arbeiten emissionsarm und lassen sich je nach Anforderung an den Standort problemlos erweitern, um den Anforderungen der TA Luft bzw. TA Lärm gerecht zu werden. Für schwierige klimatische Bedingungen sind die Anlagen ebenfalls gerüstet. „Dank ihrem geringen Platzbedarf, vergleichsweise niedrigen Betriebskosten sowie einer hohen Anlagensicherheit hat sich die TFR-Technologie in den letzten Jahren erfolgreich in den verschiedensten Industriebereichen etablieren können“, unterstreicht Reichardt. „Unsere Entsorgungstechnik ist zudem modular aufgebaut. Durch Hinzufügen weiterer Reaktoren können bestehende Anlagen jederzeit erweitert werden.“

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