Weltweit erster Einsatz eines Membranbioreaktors mit Umkehrosmose in der Zellstoff- und Papierindustrie

Die Siemens-Division Industry Solutions (IS) hat von der Albert Köhler GmbH & Co. KG, Gengenbach, den Auftrag erhalten, zur Abwasseraufbereitung eine Membranbioreaktoranlage mit nachfolgender Umkehrosmose zu installieren.

Damit wird der deutsche Pappeproduzent als weltweit erstes Unternehmen über eine derartige Lösung verfügen. Mithilfe des Systems kann nahezu das gesamte Prozesswasser wiederverwendet und die Abwassermenge um rund 90 Prozent reduziert werden. Darüber hinaus senkt die Siemens-Lösung den Prozessdampf-bedarf und damit die Energiekosten. Die Inbetriebnahme der neuen Abwasserreinigung soll bereits im Frühjahr 2008 erfolgen.

Die Albert Köhler GmbH & Co.KG in Gengenbach, Baden-Württemberg, produziert mit 120 Mitarbeitern auf einer Langsiebmaschine und zwei Wickelpappenmaschinen jährlich etwa 40.000 Tonnen hochwertige Pappen für Ordner, Bücher und Verpackungen, die Automobil-, Bau- und Holz verarbeitende Industrie sowie für Werbe- und Displayprodukte. Um den Kostendruck durch steigende Energiekosten und Wassergebühren umweltschonend zu begegnen, hatte die Albert Köhler GmbH Siemens im Juni 2007 beauftragt, im Rahmen eines Pilotprojekts das Potenzial einer Abwasserreinigung mithilfe eines Membranebioreaktor mit integrierter Teilstrombehandlung durch Umkehrosmose zu untersuchen.

Nach dem erfolgreichen Abschluss der Pilotphase wird dieses Lösungskonzept jetzt für die gesamte Abwasseraufbereitung bei Albert Köhler implementiert. Dazu wird das Abwasser zunächst hinter der bestehenden Vorklärung mittels eines Plattenwärme-tauschersystem gekühlt. Danach gelangt das Abwasser in die biologische Klärung. Diese besteht aus einer aeroben Stufe mit drei Kaskaden und wird mit einer Belebtschlammkonzentration von 8-10 g/l betrieben. Als Trenneinrichtung fungiert ein Membrane Operating System (MOS). Dort werden Belebtschlamm und Luft mithilfe des MemJet-Verfahrens eingedüst. Die daraus resultierende optimierte Beströmung der Membrane führt zu einer intensive Reinigung der Membranoberfläche im laufenden Betrieb, welche höhere spezifische Durchsatzraten und längere Reinigungsintervalle bewirkt.

Damit können die Membranen auch bei hohen CaCO3-Belastungen und Schlammkonzentrationen effizient und wirtschaftlich betrieben werden – wesentliche Voraussetzungen für den Einsatz in der Papier- und Zellstoffindustrie mit ihren hohen Schmutzfrachten.

Das MOS-System besteht aus drei parallelen Strängen. Die ermöglicht eine vollautomatische Reinigung der Membranen während des laufenden Betriebes ohne Änderungen an der Hydraulik. Nach der MBR-Anlage wird eine Teilstrombehandlung mit Umkehrosmose (Reverse Osmosis; RO) installiert. Diese dient zur Entsalzung des Abwassers. Dadurch wird es möglich 90 Prozent des gesamten Abwassers ohne Qualitätsverluste im Produkt wieder der Produktion zuzuführen. Das ultrafiltriert gereinigte Abwasser gelangt über ein Zwischenbecken und eine Pumpstation zurück in die bestehenden Frischwasserbecken. Von dort wird das behandelte Wasser zusammen mit dem Frischwasser (Ergänzungswasser) im Produktionssystem verteilt.

Die Maschinentechnik und komplette Anlagentechnik wird in Containerbauweise erstellt und ist in sechs Containermodulen untergebracht. Dadurch wird eine Bauzeit von nur zwei Monaten möglich. Damit reduziert sich der Montageaufwand vor Ort auf das Erstellen der Zwischenverbindungen und die Integration der Belebung. Neben der schlüsselfertigen Lieferung der neuen Abwasserreinigung ist Siemens auch für die Genehmigungsplanung, das Engineering und den Bau der Anlage verantwortlich.

Zusätzlich zur Reduktion der Frisch- und Abwasserkosten leistet die Siemens-Lösung auch einen wesentlichen Beitrag zur Energieeinsparung. Aufgrund der weitgehenden Wiederverwendbarkeit des Prozesswassers kann die im Kraftwerk erzeugte Dampfmenge reduziert werden. Dies senkt Brennstoffkosten und den CO2-Ausstoß der Anlage.

Die Gesamtlösung der Abwasserreinigung mit dem wesentlichen Kerntechnologien Membranbioreaktor mit integrierter Ultrafiltration und nachgeschalteter Umkehrosmoseanlage stellt eine Innovation in der Papierindustrie dar, die so weltweit noch nie realisiert wurde. Mit dieser Lösung lassen sich Wirtschaftlichkeit und Umweltschutz optimal verbinden. Aus diesem Grund hat das Umweltbundesamt die Lösung zur Aufnahme in das Programm „Förderung von Investitionen mit Demonstrationscharakter zur Verminderung von Umweltbelastungen“ des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) empfohlen.

Der Siemens-Sektor Industry (Erlangen) ist der weltweit führende Anbieter von Produktions-, Transport- und Gebäudetechnik. Mit durchgängigen Hardware- und Software-Technologien und umfassendem Branchenlösungen steigert Siemens die Produktivität und Effizienz seiner Kunden aus Industrie und Infrastruktur. Der Sektor besteht aus den sechs Divisionen Building Technologies, Industry Automation, Industry Solutions, Mobility, Drive Technologies und Osram. Mit weltweit rund 209 000 Mitarbeitern erzielte Siemens Industry im Geschäftjahr 2007 (30. September) einen Umsatz von etwa 40 Milliarden Euro (pro forma, unkonsolidiert).

Die Siemens-Division Industry Solutions (Erlangen) gehört mit den Geschäftsaktivitäten Siemens VAI Metal Technologies (Linz, Österreich), Siemens Water Technologies (Warrendale, Pennsylvania, USA) und Industry Technologies (Erlangen, Deutschland) zu den weltweit führenden Lösungsanbietern und Dienstleistern für Anlagen der Industrie und Infrastruktur. Mit eigenen Produkten, Systemen und Verfahrenstechnologien entwickelt und baut Industry Solutions für Endkunden Anlagen, nimmt diese in Betrieb und betreut sie über deren gesamten Lebenszyklus.