Abwasserreinigung für die Lebensmittelindustrie
Unser Unternehmen – bzw. sein Rechtsvorgänger – verfügt über zahlreiche Referenzen in der Lebensmittelindustrie: Wir haben für mehrere Molkereien, Schlachthöfe und fleischverarbeitende Betriebe komplette, auf Chemikaliendosierung basierende physikalisch-chemische Abwasserreinigungstechnologien errichtet. Diese Lösungen enthalten – unabhängig vom jeweiligen Betrieb – einige identische Verfahrensschritte. Ein allgemeines Behandlungsschema kann aus folgenden Elementen bestehen:
Siebung, mechanische Vorreinigung
Abwässer aus Produktionsprozessen – insbesondere aus der Lebensmittelindustrie – können große Mengen an Feststoffen enthalten. Diese sollten möglichst frühzeitig aus dem System entfernt werden, bevor sie technologische Probleme (z. B. Verstopfungen) verursachen. Die Entfernung der Feststoffe erfolgt in der Regel maschinell, mit Sieben und Rechen. Das gewonnene Material kann im günstigen Fall als Nebenprodukt verwertet werden, andernfalls muss es als Abfall behandelt und entsorgt werden.
Sammlung, Homogenisierung
Die Abwässer aus den Produktionsprozessen stammen aus verschiedenen Verfahrensschritten, sodass ihre Menge und Qualität in weiten Grenzen schwanken kann. Diese Schwankungen werden im Sammel-/Homogenisierungsbecken ausgeglichen, das eine gleichmäßigere Belastung für die nachfolgenden Reinigungsschritte gewährleistet.
pH-Einstellung
Die pH-Einstellung ist einer der allgemein angewandten Schritte der Reinigungstechnologien und kann sowohl für die chemische Behandlung als auch für den biologischen Abbau erforderlich sein. Sie erfolgt in der Regel in zwei hintereinandergeschalteten, gerührten Reaktoren: Im ersten erfolgt die Grobeinstellung, im zweiten die Feineinstellung. Säure- und Laugenchemikalien werden in speziell dafür vorgesehenen (doppelwandigen, mit Auffangwanne versehenen) Chemikalienlager- und Dosierbehältern gelagert; die Dosierpumpen werden von pH-Sonden gesteuert.
Koagulation
Die Koagulation läuft räumlich und zeitlich praktisch gleichzeitig mit der pH-Einstellung ab. Typische Schadstoffe im Abwasser der Lebensmittelindustrie – Fette, Öle, Eiweiße – liegen im Wasser in kolloidaler, emulgierter Form vor; diese kolloidale Stabilität wird durch das eisen- oder aluminiumhaltige Koagulationsmittel aufgebrochen. Ziel ist die Entfernung der Schadstoffe in fester Form und ihre Bindung in großflächigen Metallhydroxid-Flocken (Schlammflocken). Zur Neutralisierung des pH-Werts des Abwassers ist neben den Koagulationschemikalien auch die Dosierung von Kalkhydrat vorgesehen: Dieses bildet mit dem Hydrogencarbonatgehalt ein Calciumcarbonat-Präzipitat, das sich in die entstehenden Flocken einlagert und dadurch die spätere Entwässerbarkeit des Schlamms und somit den nach der Entwässerung erreichten Trockensubstanzgehalt verbessert.
Chemischer Hintergrund für Fachleute
Die im Verfahren eingesetzten Grundchemikalien sind in Säure gelöste Eisen- bzw. Aluminiumsalze, die sich im Abwasser lösen und bei neutralem bis leicht alkalischem pH-Wert des Abwassers als Metallhydroxid ausfallen:
Fe(II)SO4 → Fe2+ + SO42-
Al(OH)xCl3-x → Al(OH)x- + (3-x) Cl-
Fe2+ + Ca2+ + 2 OH- → Fe(OH)2↓ + Ca2+ (pH>8,8)
Al3+ + 1,5 Ca2+ + 3 OH- → Al(OH)3↓ + 1,5 Ca2+ (pH>6,0)
Die entstehenden Metallhydroxid-Präzipitate verbinden sich zu großen Flocken, die die kolloidalen organischen Schadstoffe im Wasser binden. Das zur pH-Neutralisierung verwendete Kalkhydrat bietet gegenüber Natron- oder Kalilauge mehrere praktische Vorteile: Es reagiert mit dem im Abwasser vorhandenen Hydrogencarbonat zu Calciumcarbonat,
Ca(OH)2 + 2 HCO3- → CaCO3↓ + 2 H2O
das sich in die entstehenden Flocken einlagert und dadurch die Entwässerungsfähigkeit des Schlamms verbessert – dies führt in der späteren Entwässerungsstufe zu einem höheren Trockensubstanzgehalt. Zu ähnlichem Zweck ist auch die Dosierung von Bentonit vorgesehen, das aus porös strukturierten Körnern aufgebaut ist. Ein weiterer Vorteil der Kalkhydrat-Dosierung besteht darin, dass sie den gelösten Salzgehalt des Wassers im Vergleich zu Natron- oder Kalilauge nur geringfügig erhöht, da diese mit dem Hydrogencarbonat wasserlösliche Salze bilden würden.
Flockung
Die bei der Koagulation entstehenden Metallhydroxid- und Schadstoffflocken (Schlamm) sind für sich genommen klein und verhalten sich aufgrund ihrer Oberflächenladung stabil im Abwasser. Um sie von der Wasserphase abtrennen zu können, muss ihre Größe erhöht werden – dies geschieht durch die Dosierung des Flockungsmittels (auch Polyelektrolyt genannt). Das Flockungsmittel basiert auf einer Polymerkette (z. B. Polyacrylamid), deren Länge, Ladung und Ladungsdichte je nach Funktion bei der Herstellung festgelegt wird; es kann in Pulver- oder Flüssigform vorliegen. Der optimale Typ wird stets durch Laborversuche ausgewählt und anschließend als verdünnte (0,1–0,4-%ige) wässrige Lösung, hergestellt in einer Polymerlöseanlage, dosiert.
Phasentrennung und Schlammentwässerung
Die Trennung der Phasen Wasser-Schlamm kann in einer Absetz- oder Flotationsanlage erfolgen: Beim Absetzen zwingt die Schwerkraft die Schlammflocken zum Boden der Anlage, bei der Flotation befördern hingegen unter Druck gelöste, freiwerdende Mikroblasen die Flocken an die Oberfläche. Der abgetrennte Schlamm ist zu diesem Zeitpunkt noch sehr dünnflüssig (1–3 %), weshalb er zur Reduzierung der Entsorgungs- und Transportkosten entwässert wird. In der Praxis verbreitete Lösungen sind: Kunststoff-Kammerfilterpresse, Zentrifuge, Bandfilterpresse, Schneckenpresse. Bei der Auswahl der Anlage berücksichtigen wir zahlreiche Aspekte (Chargen-/Kontinuierlicher Betrieb, Energiebedarf, Kapazität, erreichbarer Trockensubstanzgehalt) – unserer Ansicht nach kann keine Lösung von vornherein als „die beste“ bezeichnet werden: Das Optimum wird stets durch die Parameter des jeweiligen Betriebs bestimmt.
Abwassereinleitung
Ein erheblicher Teil der Abwässer der Lebensmittelindustrie kann mit dem oben beschriebenen chemischen Verfahren gereinigt werden, insbesondere wenn das gereinigte Wasser in die öffentliche Kanalisation eingeleitet wird – in diesem Fall ist der Wirkungsgrad der Entfernung des gelösten organischen Stoffgehalts (CSB, chemischer Sauerstoffbedarf) in der Regel ausreichend, um die gesetzlichen Einleitgrenzwerte zu gewährleisten. Ist der Vorfluter ein natürliches Gewässer und reicht die Wirksamkeit der chemischen (physikalisch-chemischen) Behandlung allein nicht aus, wird die Technologie um eine zusätzliche, in der Regel biologische Stufe ergänzt, die die in der Wasserphase gelösten, biologisch abbaubaren, nicht toxischen Stoffe entfernt.
Wenn Sie die Planung, Modernisierung oder Kapazitätserweiterung der Abwasserreinigungstechnologie Ihres lebensmittelverarbeitenden Betriebs besprechen möchten, nehmen Sie über einen unserer Kontaktwege Verbindung mit uns auf.