Steigert die Wirtschaftlichkeit

Die Qualität unserer Gewässer spielt seit Jahren im öffentlichen Bewusstsein eine immer größere Rolle. Die gesetzlichen Auflagen und die Gebühren für die Entsorgung von anfallenden Abwässern steigen in gleichem Maße. Grenzwerte für die Ableitung der hauseigenen Prozess- und Abwässer zu kontrollieren und einzuhalten, ist für viele Direkt- oder Indirekteinleiter nicht mehr nur eine lästige Pflicht, die es zu erfüllen gilt. Vielmehr ergeben sich in Zusammenarbeit mit den verantwortlichen Behörden durch die gezielte Ablaufüberwachung Einsparpotentiale bei den Abwassergebühren, die in einer Größenordnung liegen, dass sich in der Summe auch größere Investitionen bei der Abwasserkontrolle rechnen.

Die Ciba Spezialitätenchemie GmbH, Deutschland, betreibt schon seit einigen Jahren in ihrem Werk Lampertheim eine eigene Abwasserreinigungsanlage, in der alle anfallenden Betriebsabwässer und Sanitärabwässer physikalisch, chemisch und biologisch aufbereitet werden.

Um die Prozessstabilität der Anlage auch bei schwankenden Zulauffrachten und prozessbedingten Frachtspitzen zu gewährleisten, werden an vielen steuerungsrelevanten Punkten des Reinigungsprozesses moderne Online-Analysenautomaten eingesetzt, die 24 Stunden am Tag ein aktuelles Bild von der momentanen Abwassersituation widerspiegeln. Besonders schwierig gestaltete sich die Auswahl eines geeigneten Analysenautomaten zur Messung des organischen Kohlenstoffes (Total Organic Carbon, TOC). Die im Wasser gelösten, leicht flüchtigen Salze, führten im Hochtemperaturofen der Analysenautomaten regelmäßig zu einer Versalzung, die sich in der Folge im gesamten System fortpflanzte und damit zu einem nicht zu vertretenden Wartungsaufwand der getesteten Analysatoren. In enger Zusammenarbeit mit Stip Isco GmbH wurde ein TOC-Messgerät dahingehend modifiziert, dass ein zuverlässiger und wartungsarmer Betrieb über mehrere Wochen ohne nennenswerte Messwertunterbrechungen möglich ist. Der durchschnittliche Betreuungsaufwand, der durch das Betriebspersonal zu erbringen ist, beträgt nun weniger als 0,5 h pro Woche. Die Verfügbarkeit des Messwertes übersteigt 95%.

Bei der TOC-Messung gilt es, den gesamten organischen Kohlenstoffanteil in einer Abwasserprobe zu erfassen. Dazu gehören neben den gelösten Probeninhaltsstoffen auch partikuläre Anteile, die, soweit dies technisch möglich und sinnvoll ist, mitbestimmt werden sollen. Außerdem müssen vor der eigentlichen Messung die im Abwasserstrom ebenfalls vorhandenen anorganischen Kohlenstoffanteile aus der Probe entfernt werden. Dies geschieht durch Ansäuern der Probe auf pH 2,5 und Ausstrippen des im sauren pH-Bereich aus den anorganischen Kohlenstoffverbindungen entstehenden Kohlendioxids (CO2). Dann wird die Probe bei hoher Temperatur (ca. 900 °C) verbrannt. Der in der Probe vorhandene und jetzt nur noch als organischer Kohlenstoff vorliegende Kohlenstoff oxidiert zu CO2 und wird in einem Infrarot-Detektor nach Kühlung und Aufbereitung des Gasstromes bestimmt.

Die Problematik bei diesem Verfahren zur TOC-Bestimmung liegt in der Versalzung des Verbrennungsofens. Die in der Probe gelösten Salze kristallisieren bei der Verbrennung aus und führen im weiteren Verlauf zu Verkrustungen bis hin zu kapitalen Schäden am gesamten Analysator. Der Grad der Versalzung hängt von den Salzfrachten in der Probe ab.

Bisher konnte man hohen Salzfrachten nur mit einem verstärkten und damit zeit- und kostenintensiven Betreuungsaufwand oder durch starkes Verdünnen des Probenstromes entgegenwirken. Beides war für Ciba in Lampertheim nicht akzeptabel, bzw. nicht möglich. Da der durchschnittliche Messwert mit 10 bis 15 mg TOC/l bereits am unteren Messbereich der am Markt verfügbaren Messgeräte angesiedelt war, konnte nicht in der erforderlichen Größenordnung verdünnt werden. Das Stip-Isco-Messsystem hatte im Feldversuch bereits mit seinem geradlinigen Aufbau, der betriebssicheren integrierten Probenaufbereitung, dem vergleichsweise geringen Wartungsaufwand und der hohen Messgenauigkeit positiv auf sich aufmerksam gemacht. Auf Betreiben von Ciba wurden gemeinsam mit dem Hersteller einige Veränderungen am Messsystem durchgeführt, die sich nach mittlerweile zweijährigem praktischen Einsatz des Messgerätes im betrieblichen Alltag als sehr gute Lösung bewährt haben. Der großvolumige Serien-Salzfänger des Messgerätes wurde zum Katalysatorträger umfunktioniert. Voraussetzung dafür war die Einführung eines entsprechenden Katalysatormaterials, das auch im hohen Temperaturbereich des Ofens eine optimale Wirkung zeigt. Der gewonnene Platz im Katalysatorträger wurde ausgenutzt, um durch geeignete Maßnahmen auch feinste pulverförmige Salze sicher zurückzuhalten. Hiermit wird verhindert, dass Salzpulver in den weiteren Komponenten wie geregelter Peltier-Kühler, Säurefilter oder gar Infrarot-Detektor zu Störungen der Betriebssicherheit führen kann. Eine zusätzliche Spülungseinrichtung des gesamten geräteinternen Leitungsweges reduziert den jetzt noch erforderlichen Betreuungsaufwand auf ein Minimum. Auch Wartezeiten für Abkühlen bzw. Wiederaufheizen des Verbrennungsofens entfallen, da die wartungsintensiven Bauteile wie keramischer Ofeneinsatz, Salzfänger und Katalysator leicht zugänglich sind und ohne komplettes Abkühlen des Ofens beinahe bei Betriebstemperatur innerhalb weniger Minuten ausgetauscht werden können.

Bereits seit einigen Jahren werden bei Ciba Spezialitätenchemie in Lampertheim alle abwasserrelevanten Daten präzise aufgezeichnet und protokolliert. Auf Grundlage dieser Daten konnte eine eindeutige Beziehung der Summenparameter BSB und TOC nachgewiesen werden. Eine Online-BSB-Messung des gleichen Herstellers wurde bereits 1996 in Betrieb genommen und liefert seitdem aktuelle Daten über den Nährstoffanteil in der Probe. In Gesprächen mit den zuständigen Aufsichtsbehörden wurde erreicht, dass die Online-Messung in den Einleiterbescheid aufgenommen wurde und somit Gegenstand der Eigenkontrolle ist.

Praktisch bedeutet das, dass eine vorher täglich durchzuführende BSB-Bestimmung im Labor nach DIN nur noch zur Trendbestimmung einmal pro Monat, bzw. nach einer Überschreitung der entsprechenden BSB/TOC-Grenzwerte durchzuführen ist. Effektiv ergibt sich durch den Einsatz der TOC- und BSB-Messung und die damit verbundene hohe Prozessstabilität bei der Abwasserreinigung für das Unternehmen eine Nettoeinsparung von jährlich bis zu 150 000 DM.

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E cav 239

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