Robuschi Technologie zur besseren Steuerung einer MBBR-Anlage und zur Verringerung ihres Energieverbrauchs

Schwebebett-Technologie

Es war hier erforderlich, bei einer bereits in Betrieb stehenden Anlage einzugreifen, die nicht mehr den Anforderungen für die Weiterentwicklung der Papierfabrik entsprach. Die Lösung wurde von Italprogetti entworfen (www. italprogetti. It) und sah die Anwendung einer Technologie vor, die bis zu diesem Zeitpunkt nur im Bereich der kommunalen Abwasserreinigung angewandt wurde. Hier wurde sie jedoch an die spezifischen Eigenheiten der Produktionsstätte angepasst. Es handelte sich um eine biologische MBBR-Anlage - Moving bed biofilm reactor - oder auch einen Bioreaktor mit Schwebebettverfahren. "Diese Art der biologischen Aufbereitung“, erklärt Daniele Bacchi, Leiter des Bereichs Abwasserreinigung von Italprogetti, "sieht vor, dass die Bakterienansiedlungen, welche die organischen Stoffe im Abwasser abbauen und dieses reinigen, sich im Wasser nicht frei bewegen können, sondern an speziellen Kunststoffträgern haften, den sogenannten Füllkörpern (carrier). Diese wiederum werden durch die mischende Wirkung des Belüftungssystems in Schwebe gehalten, welches mit der Einleitung von Druckluft für die zur Aufbereitung notwendige Sauerstoffzufuhr in das System sorgt. Eigene im Bioreaktor installierte Gitter verhindern das Austreten der Füllkörper mit dem aufbereiteten Wasser, was die Gefahr des Biomasseverlustes verhindert. Nur der überschüssige Anteil, der sich spontan von den Füllkörpern löst, wird dann aus dem biologischen System entfernt.

MBR, in Sachen Tissue

Für die Tissue-Papierindustrie, bei der die Art der Abwässer und deren anfallende Mengen sowie der Salzgehalt andere Probleme aufwerfen, als bei der Herstellung von Wellpapier, schlägt Italprogetti die MBR-Technologie vor - einen sog. Membranbioreaktor (Membrane bioreactor). "Es handelt sich um einen Membranbioreaktor, den wir versuchsweise und mit Erfolg in wichtigen Unternehmen dieser Branche einsetzen“, erklärt Daniele Bacchi. "Diese Technologie sieht vor, dass die Biomasse mithilfe eines herkömmlichen Bioreaktors in Schwebe gehalten wird. Anstelle des Absetzbeckens sind semipermeable Ultrafiltrationsmembranen installiert, die die Trennung des aufbereiteten Wassers und des Belebtschlamms gestatten.“ Dies ermöglicht sowohl die Belebtschlammkonzentration um beinahe das Dreifache zu erhöhen, als auch die Mengen zu verringern und man erhält ein ultrafiltriertes, aufbereitetes Wasser. "Praktisch gesehen ist die MBR-Technologie eine biologische Anlage und eine Nachkläranlage zugleich, da mit ihr sowohl eine biologische Aufbereitung als auch eine wirklich sehr hohe Endfilterung erreicht werden kann, die sogar eine direkte Wasserrückführung gestatten könnte.“ Das System ist auch bei einer stärkeren Schließung der Kreisläufe angezeigt. In der Tat werden die CSB-Parameter und der Salzgehalt auf angemessene Werte verringert. "Erstere werden durch Rückführung des Wassers gesteuert, ohne jedoch den vorhandenen CSB-Wert im Produktionszyklus zu erhöhen. Um die Schließung jedoch weiter voranzutreiben, ohne den Salzgehalt zu beeinflussen - der bei einem geschlossenen Kreislauf üblicherweise im Maschinenzyklus ansteigt - stellt die Anwendung eines MBR-System gefolgt von einer Umkehrosmose die Lösung dar. Damit sind die Werte dieser beiden Parameter im rückgeführten Wasser ganz niedrig.

"Wir konnten eine bestehende Abwasservorbehandlungsanlage mit einer biologischen Lösung erneuern, die den Bedürfnissen der Papierfabrik entspricht, und haben so eine neue und effiziente Anlage verwirklicht“, Daniele Bacchi, Leiter des Bereichs Abwasserreinigung von Italprogetti.

Dies ist ein sehr wichtiger Aspekt. Vor allem in der Papierindustrie, bei der sich in den herkömmlichen Belebtschlammverfahren mit Nachklärung die Schlammflocken als besonders leicht und nicht gut absetzbar erweisen. Die Gefahr der Mitnahme von Biomasse in das aufbereitete Abwasser ist daher beträchtlich. Der Einsatz der MBBR-Technologie sichert unter diesen Bedingungen und auch im Fall von Steuerungsproblemen, Dosierfehlern oder Sonstigem das Verbleiben der Bakterien im Becken. Damit ist eine Erholung des Systems mit der Wiederherstellung optimaler Bedingungen innerhalb kurzer Zeit möglich und die anfallenden Volumen können um das Zwei- oder Dreifache im Vergleich zu einer herkömmlichen Technologie verringert werden.“ Zudem wies die Papierfabrik auch im Hinblick auf den Rückfluss einige besondere Aspekte auf, und zwar einen hohen CSB im Zulauf, einen hohen Gehalt an schwer abbaubaren organischen Stoffen sowie eine hohe Kalkkonzentration.

"Dies erforderte, zusätzlich zur MBBR-Anlage auch die Implementierung von anderen technologischen Lösungen. Diese müssen verhindern, dass die große Fraktion an biologisch schwer abbaubaren Stoffen das CSB-Ergebnis im Auslauf beeinträchtigt und sich der Kalk an den Füllkörpern absetzt und damit deren Leistungsfähigkeit einschränkt.“ Zur Lösung des Problems wurde der letzte der drei MBBR-Reaktoren, die in Reihe installiert worden waren, für die Rückführung des Belebtschlamms vorgesehen. "Dadurch konnte die biologisch schwer abbaubare Fraktion des CSB unter Kontrolle gehalten werden. Den Kalkgehalt konnte man hingegen mit einer umsichtigen Kontrolle des pH-Werts in den Reaktoren und der dosierten Zugabe eines Produkts, welches das Ausfällen des Kalks verhindert, in den Griff bekommen.“

Man erreichte so eine Anlage mit einer Fördermenge von 1.000 mᶟ pro Tag, mit einem CSB von zirka 4.500 mg/l im Zulauf, der im Auslauf hingegen zwischen 80 und 100 mg/l liegt, d.h. weit unter dem Grenzwert für die Genehmigung zur Einleitung in Oberflächengewässer, der 160 mg/l beträgt.

Die Entscheidung für den Schraubenkompressor

Die Lösung von Italprogetti gestattete auch, einer weiteren klaren Notwendigkeit von Toscopaper nachzukommen. Neben der Tatsache, dass eine Technologie zur Verringerung der Volumen im Allgemeinen gewählt werden musste, bestand die Besonderheit des Eingriffs darin, dass eine Anpassung an die sehr beengten, verfügbaren Platzverhältnisse erforderlich war. „Aus diesem Grund“, erklärt Herr Bacchi, „war eine Lösung mit sehr hohen Reaktoren – mehr als 8 Meter – erforderlich. Für diese wäre eine herkömmliche Technologie wie beispielsweise mit Drehkolbengebläsen ausgesprochen energieaufwendig gewesen. Man entschied sich daher für zwei WS 85/3P Kompressoraggregate der Baureihe ROBOX SCREW Low pressure von Robuschi (www.robuschi.com). Durch ihre höhere Effizienz konnten die anfallenden Leistungen verringert werden, was sich vorteilhaft auf die Betriebskosten der Anlage auswirkte. Die beiden Kompressoraggregate funktionieren jeweils mit einem Druck von 880 mbar mit einer Fördermenge von 1.994 Nm3/h am maximalen Arbeitspunkt“. Die Robuschi Kompressoren sind ölfrei und garantieren einen noch umweltfreundlicheren Betrieb (Zertifizierung Klasse 0, gemäß der Norm ISO 8573-1); sie sind geräuscharm, mit einer minimalen Schallemission durch die interne Hochleistungsverdichtung, verfügen über Schalldämpfer und Gehäuse neuester Generation und sind dank ihres essentiellen und robusten Designs einfach zu warten.

Einer der Gründe, warum dieser Anlagenbautyp ideal für die Modernisierung des Bestands ist, liegt in seiner Fähigkeit, die Anlagenverwaltung zu verbessern und zu vereinfachen sowie den Energieverbrauch zu senken, ein Ziel das durch Herrn Bacchi deutlich zum Ausdruck gebracht wurde. „Zu diesem Zweck haben wir gemeinsam mit Robuschi eine Überwachung der Kompressoren ausgearbeitet, bei denen das Unternehmen auch die Ersteinstellung ändern konnte. Durch Einwirken auf Scheiben und Riemen der Kompressoren konnten ihre Lebensdauer, Wartung und vor allem ihr Energieverbrauch optimiert werden.“ „Der Robuschi Kompressor“, erklärt der Ingenieur, „ist eine Lösung mit Schraube, anstatt wie herkömmlich mit Flügeln, was eine kontinuierliche Abgabe des Luftstroms erlaubt. Außerdem ist er mit Inverter ausgestattet, der je nach Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Becken, die Drehzahl der Gebläse moduliert. So wird nur die absolut notwendige Luftmenge abgegeben und der gelöste Sauerstoff bleibt auf Optimalwerten. Gleichzeitig wird der Energieverbrauch reduziert. Mit dem Schraubenkompressor können überdies höhere Förderdrücke als bei den Drehkolbenlösungen erreicht werden; wenn sich die Anlagen in die Höhe entwickeln, erweisen sie sich als die beste Wahl und sind für Förderspitzen einfach regulierbar. Der interessanteste Aspekt ist jedoch, dass der Energieaufwand vor allem bei großen Höhen im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen je nach Arbeitsbedingungen um ungefähr 15 bis 20% reduziert ist.“ Ein beachtlicher Vorteil, der zu einem raschen wirtschaftlichen Rückfluss der Investitionskosten für die Anlage beiträgt.

Chancen in der Papierindustrie

Die innovative Abwasserreinigungsanlage der Papierfabrik Toscopaper ist seit 2013 mit Erfolg in Betrieb und die Zusammenarbeit mit ihren Lieferanten wird mit einem konstanten Kundendienst fortgeführt. Alle zwei Wochen erfolgt eine Kontrolle der Anlage. Dabei begeben sich Mitarbeiter direkt in die Betriebsanlage, um deren „Vitalfunktionen“ zu messen und persönlich die Übereinstimmung aller Parameter zu überprüfen. Dieser Service wird auch durch ein Fernüberprüfungssystem mittels Fernwirktechnik flankiert. „Unser Ziel im laufenden Jahr ist es,“ schließt Herr Bacchi, „diese Technologie auch in anderen Unternehmen der Papierindustrie einführen zu können.“