Anlage zur adsorptiven Abwasserreinigung in der Grundstoffchemie

Die Abwasserreinigungsanlage besteht aus den Verfahrensschritten: Sedimentation mit Neutralisation und Flockung, Sandfiltration und Flockung, und zuletzt Adsorption an polymeren Adsorberharzen mit Lösemittelregeneration. Durch die Anlage wurde eine Reduktion der aromatischen Verbindungen von über 99 % erzielt. Darüber hinaus wurde eine BTX-Reduzierung (BTX = Benzol-Toluol-Xylol) auf < drei Milligramm pro Liter, eine Naphthalinreduzierung auf < 0,5 Milligramm pro Liter und eine deutliche Reduzierung der Toxizität des gereinigten Abwassers erreicht.

Das Abwasser der Aromatenraffinerie Castrop-Rauxel der Rütgers-VfT AG wird seit Dezember 1988 über eine neuerrichtete Sandfiltrationsanlage und seit 1990/91 versuchsweise über eine nachgeschaltete Adsorberharzanlage gereinigt. Störungen im Funktionsablauf der Sandfiltration konnten in den Jahren 1989 bis 1991 durch Optimierungsarbeiten behoben werden. Die Sandfiltration selbst läuft störungsfrei und bewirkt insbesondere eine PAH-Reduzierung (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) um über 90 Prozent auf < 0,5 mg/l. Die nachfolgende Adsorption wies erhebliche Anfahrprobleme auf. Hier konnten Lösungen entwickelt und erprobt werden, die 1994/95 installiert wurden. Die durchgeführten Analysen lassen erwarten: nochmalige PAH(TVO)-Reduzierung auf < 0,1 mg/l, BTX-Reduzierung auf < 3 mg/l, Naphthalinreduzierung auf < 0,5 mg/l und eine deutliche Reduzierung der Toxizität und Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit der Restbelastung des gereinigten Abwassers.


Adsorptive Abwasserreinigung mit Polymerharzen in der Grundstoffchemie

Weitgehende Entfernung aromatischer Schadstoffe gelungen
Die Rütgerswerke AG bzw. deren Vorläufergesellschaften betreiben seit Anfang diesen Jahrhunderts an den Standorten Castrop-Rauxel und Duisburg-Meiderich zwei Steinkohleteerraffinerien. Die Abwässer der Werke werden seit dem Bestehen der Emschergenossenschaft von dieser übernommen und gereinigt.

Anfang der 80er Jahre haben die Rütgerswerke mit der Suche nach geeigneten Maßnahmen zur weitergehenden Behandlung ihres Abwassers vor Einleitung in das Emschersystem begonnen. Ein Abwasserreinigungsverfahren für die sehr breite Palette an Inhaltsstoffen, die in Abwässern aus der Aromatenverarbeitung enthalten sind, und deren Konzentration und Zusammensetzung in weiten Grenzen schwanken, war seinerzeit nicht am Markt verfügbar.

Im Oktober 1983 stellten die Rütgerswerke das adsorptive Reinigungsverfahren, zu dem bereits erste Untersuchungen im Labormaßstab durchgeführt worden waren, vor, das dann als zweistufiges Modell-Vorhaben zur Entfernung problematischer Schadstoffe aus Abwässern der Aromatenverarbeitung gefördert wurde. Die Gesamtkosten des Demonstrationsvorhabens von 12.643.638 DM (rund 6.464.589 €) hat das Umweltbundesamt im Rahmen des Investitionsprogramms zur Verminderung von Umweltbelastungen im Auftrag des Bundesumweltministeriums mit einem Anteil von 34,5 % gefördert.

In einer ersten Phase wurde im Technikumsmaßstab die grundsätzliche Eignung und Anwendbarkeit des Reinigungsverfahrens untersucht. Auf der Grundlage der im Technikumsmaßstab erzielten Ergebnisse wurde auch die zweite Phase des Projekts - d.h. die Errichtung einer Großanlage mit über 1 Mio. m³ Durchsatz pro Jahr - am Standort Castrop-Rauxel gefördert. Die gesamten Entwicklungsarbeiten waren stets unter Berücksichtigung auch der Gegebenheiten des Werks in Duisburg-Meiderich durchgeführt worden. Dies geschah mit der Absicht, das in Castrop-Rauxel großtechnisch realisierte Abwasserreinigungsverfahren mit einer gewissen Zeitverschiebung auf das Werk Duisburg-Meiderich zu übertragen. Das ist mittlerweile geschehen.

Die realisierte Abwasserreinigungsanlage besteht aus den Verfahrensschritten

• Sedimentation mit Neutralisation und Flockung,
• Sandfiltration und Flockung,
• Adsorption an polymeren Adsorberharzen mit Lösemittelregeneration.

Das in dieser Anlage vorbehandelte Abwasser wird in eine 45 Kilometer entfernte biologische Kläranlage zur Behandlung eines Mischabwassers von kommunalen und gewerblichen Einleitern geleitet.

Ziel der realisierten Technik war es, eine effiziente und weitgehende Reinigung des gesamten Produktionsabwassers (inkl. Niederschlagswasser) der Steinkohleteerraffinerie zu erreichen. Mittels Adsorption an polymeren Adsorberharzen sollten die Abwasserinhaltsstoffe, insbesondere an polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAH) und anderen prioritär dem Gewässer fernzuhaltender aromatischen Schadstoffen (aus der EG-Liste 1 der Richtlinie des Rates 76/464 EWG), bis zur erreichbaren Minimalkonzentration reduziert werden.

Leistungen der neuen Abwasserbehandlungsanlage

Die behandelte Abwassermenge des Standorts Castrop-Rauxel beträgt ca. 1.000.000 m³ pro Jahr. Es wurde eine PAH-Frachtreduzierung - entsprechend Trinkwasserverordnung (TVO) - vom 50.000 Kilogramm pro Jahr erreicht bei Ablaufkonzentrationen kleiner als 0,1 Milligramm pro Liter.

Für den Standort Duisburg-Meiderich mit einem Abwasseranfall von 600.000 m³ pro Jahr konnte die Fracht an PAH um 8.000 Kilogramm pro Jahr reduziert werden.

Darüber hinaus wurde eine BTX-Reduzierung (BTX = Benzol-Toluol-Xylol) auf < drei Milligramm pro Liter, eine Naphthalinreduzierung auf < 0,5 Milligramm pro Liter und eine deutliche Reduzierung der Toxizität des gereinigten Abwassers erreicht.

Mit der neuen Abwasserbehandlungsanlage kann auch unter Berücksichtigung von auftretenden Schwankungen im Produktionsgeschehen für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe ein Grenzwert von 100 Mikrogramm pro Liter eingehalten werden.

Durch das Demonstrationsprojekt konnte für die größte Punktquelle für polyzyklische Aromaten in Deutschland, die Rütgerswerke AG in Castrop-Rauxel, die an diesem Standort ca. eine Million Tonnen aromatische Verbindungen aus Steinkohleteeren herstellt, eine Reduktion von über 99 % erzielt werden. Für eine ggf. künftig erfolgende Sanierung der Emscher ist das Projekt von wesentlicher Bedeutung. Bei der gegenwärtigen Abwassermenge betragen die Betriebskosten fünf DM (rund 2,56 €) pro Tonne. In der gleichen Größenordnung (ca. fünf DM (ca. 2,56 €) pro Tonne) liegt die mit der neuen Anlage verbundene Verteuerung der erzeugten Produkte. Aufgrund der toxischen Stoffeigenschaften der zurückgehaltenen Schadstoffe ist der finanzielle Aufwand aus Gründen des Gewässer- und Gesundheitsschutzes gerechtfertigt. Dies gilt auch für den leicht erhöhten Energiebedarf der Anlage.

Die Rütgerswerke AG sind der einzige Hersteller von aromatischen Verbindungen aus Steinkohleteer in Deutschland. Allerdings sind Teile des Chemikaliengemischs der Teerraffinationsabwässer auch im Abwasser aus chemischen Prozessen einer Vielzahl anderer Industriebetriebe enthalten (z.B. Erdölraffinerien, chemische Grundstoffindustrie). Für die dort anfallenden biologisch nicht bzw. schwer abbaubaren und/oder stark toxischen Abwässer, kann die Reinigung mittels Adsorption an regenerierbaren Polymerharzen eine sinnvolle technische Maßnahme sein, entweder für entsprechend belastete Teilströme oder als Endreinigungsstufe. Die Ergebnisse dieses Projektes sind daher auch für andere Chemiebetriebe mit entsprechenden Abwasserproblemen von Bedeutung.

BMU Umwelt 7-8/95, S. 286

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