3 Trends im Abfallmanagement, die Zeit und Geld sparen und die Umwelt schonen

Sowohl industrielle als auch kommunale Anlagen tragen gegenüber der Umwelt die Verantwortung, Abfälle ordnungsgemäß zu verarbeiten. Oft arbeiten sie zusammen, um dies sicherzustellen. 

„Wenn eine Industrieanlage ihr Abwasser in eine kommunale Anlage einspeist, muss sichergestellt sein, dass sich die Menge der Giftstoffe in einem Rahmen bewegt, der für die Anlage beherrschbar ist“, sagt Frank Scriver, Managing Director, Flottweg Separation Technology Canada, ULC. „Kommunale Anlagen tragen somit die höchste Verantwortung, da das von ihnen ausgeleitete Abwasser einen ausreichen hohen 'Reinheitsgrad' aufweisen muss, damit Umweltschäden vermieden werden.”

Trotz der vielen Herausforderungen gibt es mehrere Trends in der Abfallbehandlung, die praktikable Lösungen für Einsparungen schaffen können – und zwar sowohl bei Produktionszeit und Betriebskosten als auch hinsichtlich der Umweltbelastung.
 

1. Transport von Feststoffen. Für Abfallaufbereitungsanlagen gibt es mehrere relevante Arten von Betriebskosten, darunter der Transport von Feststoffen. „Nach der Trennung der Feststoffe von der Flüssigkeit in der Abfallbehandlungsanlage erfolgt eine weitere Reinigung der Flüssigkeit zur Inaktivierung von Krankheitserregern und schädlichen Stoffen, wodurch eine sichere Wiedereinleitung in die Umwelt gewährleistet ist“, sagt Scriver. „In der Tat ist dieses Abwasser oftmals sicher genug für den menschlichen Verzehr (obwohl viele Leute vor diesem Gedanken zurückschrecken). Die Feststoffe gelangen entweder weiter zur Deponierung oder werden nach einer weiteren Schlammbehandlung als Dünger verwendet.”  
   
   Es gibt sogar Möglichkeiten, Biofeststoffe als Energiequelle zu nutzen, wenn sie als Brennstoff für Generatoren verwendet werden. „Da diese Feststoffe transportiert werden müssen, spielen die Gesamtmasse und das Gesamtgewicht eine große Rolle bei den Kosten der Schlammbehandlung“, fügt Scriver hinzu. „Im Wesentlichen wird Wasser zum Feind. Je trockener die Biofeststoffe, desto niedriger sind die Transferkosten. Es gibt andere Kostenfaktoren in einem Abfallaufbereitungprozess, wie die Kosten für Polymere oder den Energieverbrauch, die einem Betriebsleiter schlaflose Nächste bereiten können. Aber das wichtigste Einsparziel sind im Allgemeinen die Kosten für die Schlammbehandlung.

    

2. Neue technologische Innovationen. Um die Einsparungen berechnen zu können, werden Daten benötigt, und die meisten Anlagen verfügen über entsprechende Aufzeichnungen. „Häufig handelt es sich dabei um Fakten, anhand derer beurteilt wird, wie effizient die Anlagen geführt werden“, erklärt Scriver. „Es gibt jedoch Fälle, in denen neue Technologien ein Umdenken erfordern. Manche technologischen Innovationen haben eine derart schnelle Amortisation, dass sich die Frage gar nicht stellt, ob sich die Investition lohnt. Das können chemische, prozesstechnische oder mechanische Innovationen sein.” 

    

3. Verbesserte Automatisierung. Viele Anlagen automatisieren ihre Prozesse sukzessive weiter. „Maschinen, die mit anderen Maschinen kommunizieren, sind ein Wachstumstrend“, sagt Scriver. „Computer nehmen Anpassungen auf Basis von Prozesssensoren vor, die einen optimalen Betrieb gewährleisten. Dies erfordert die Zusammenarbeit von Herstellern unterschiedlicher Anlagen, um gemeinsam Lösungen zu schaffen, die der Optimierung des Wirkungsgrads einer Anlage dienen. Beispielsweise galten Zentrifugen die längste Zeit als kostspielig im Betrieb. Dabei wird fälschlicherweise davon ausgegangen, dass die Hochgeschwindigkeitsdrehzahlen zu einem schnellen Verschleiß führen. Wenn es darum geht, eine Flüssigkeit von einem Feststoff zu trennen, gibt es keine bessere Technologie, die mit der Sicherheit, der Effizienz und der Konsistenz dieser Maschine vergleichbar ist.”

Erfolgsgeschichten

Im Folgenden finden Sie drei Beispiele aus der Praxis, wie Fertigungsanlagen diese Trends nutzen, um erhebliche Einsparungen bei der Abfallbehandlung zu erzielen. 

Dreiphasenzentrifuge für nachhaltige Trennung

Für die JTM Food Group, einen familiengeführten Lebensmittelhersteller in Cincinnati, Ohio, haben bei der Herstellung fettarmer, kalorienarmer Produkte umweltfreundliche, nachhaltige und energiesparende Aspekte oberste Priorität. Dank der Aufrüstung auf eine Dreiphasenzentrifuge kann JTM das anfallende Abwasser bereits während der Produktion in einem Schritt in drei Komponenten trennen – Fett, Wasser und Feststoffe. Somit erhält das Unternehmen besonders reines Fett, weniger Abwasser und Feststoff mit einem ausnehmend niedrigen Feuchtegehalt. 

Für JTM bedeutet dies Kosteneinsparungen durch die reduzierten Abwassermengen und zusätzliche Gewinne, da die Feststoffe als Tierfutter weiterverwendet werden können. „Wir müssen die Wassermenge reduzieren, die wir in die Stadt schicken“, sagt Jerry Cramer, Prozessberater für Abfallbehandlung bei JTM. „Und wir müssen für eine möglichst gute Wasserqualität sorgen.“ 

Stoffe, die das Wasser verunreinigen, werden durch die Entwässerung entfernt und können von JTM anschließend entweder wieder- oder weiterverwendet werden. Bei der Dreiphasentrennung ist es möglich, gleichzeitig zwei Flüssigphasen von einer Feststoffphase zu trennen. Durch die unterschiedlichen Dichten der (nicht mischbaren) Flüssigkeiten und des Feststoffs können mit dem Tricanter® alle drei Phasen gleichzeitig abgeleitet werden. 

Für die JTM Food Group haben der Service und die Zuverlässigkeit der Geräte sowie ihre Leistungsfähigkeit den Unterschied bei der Erreichung ihrer Qualitäts- und Nachhaltigkeitsziele gemacht.

Zentrifugensystem spart Abwasseraufbereitungsanlage jährlich mehr als 200.000 US-Dollar

Solvay ist eine Abwasseraufbereitungsanlage, die zwei Chemiewerke am Standort Willow Island, WV versorgt. Drei weitere Chemiewerke speisen ihre Abwässer in die Belebtschlamm-Abwasseraufbereitungsanlage ein, was die Bildung eines gleichmäßigen Schlammes erschwert. Die fünf Werke produzieren zusammengenommen täglich rund 3 Millionen Gallonen Abwasser. 

Jahrzehntelang arbeitete die Anlage mit Kammerfilterpressen, hat aber kürzlich auf ein Flottweg Zentrifugensystem umgestellt, mit umgehend sichtbaren Ergebnissen. Laut dem Leiter der Instandhaltung und Abwasserbehandlung von Solvay spart das Unternehmen jetzt dank der effektiven, automatisierten und benutzerfreundlichen Anlage jährlich etwa 214.000 US-Dollar ein. Darüber hinaus hat das Zentrifugensystem die Produktionszeit von 24/7 auf nur eine 12-Stunden-Schicht pro Tag reduziert sowie gleichzeitig die Qualität des Schlammes verbessert und die zu entsorgende Schlammmenge verringert. 

„Wir haben hier viele unterschiedliche Chargen, die sich von Tag zu Tag und von Monat zu Monat ändern“, sagte der Leiter. „Das macht es schwierig, eine gesunde Biomasse zu erhalten. Denn die Biomasse verändert sich ständig. Wir beobachten eine Vielzahl an verarbeiteten Lebensmitteln. Deren Zusammensetzung im Abwasser kann sich schlagartig ändern, was es sehr schwierig macht, einen gleichmäßigen Schlamm zu erzeugen.” Mit dieser Herausforderung sind viele Abwasserbehandlungsanlagen konfrontiert, wenn das Abwasser aus verschiedenen Quellen anfällt und nur ein kleiner Teil ausgeglichen werden kann.

Um einen gleichmäßigen Schlamm zu erhalten, ist ein gleichmäßiger Abfall erforderlich. „Wenn jeder einen gleichbleibenden Abfall schickt, würden sich die Bakterien daran gewöhnen“, erklärt der Leiter. „Man könnte gesunde Bakterien züchten, die sich dort ansiedeln würden. Wenn man aber ständig den pH-Wert und die chemische Zusammensetzung ändert, sterben einige Bakterien ab und andere vermehren sich. Diese Art von Schlamm ist extrem schwer zu entwässern."

Steigt der Feststoffgehalt in einer Abwasseraufbereitungsanlage, steigen auch die Kosten. Im Winter 2017 nahm Smith Kontakt zu Flottweg Separation Technology auf. Er mietete im Rahmen eines Pilotprogramms eine Zentrifugenanlagen mit überlegener Technologie an und schloss gleichzeitig einen Servicevertrag ab. 

„Die Pilotanlage hatte zunächst eine Schnecke mit festem Schneckenkörper, wurde dann aber gegen eine Schnecke mit offenem Schneckenkörper (Xelletor) getauscht“, sagte er. „Wir konnten eine enorme Verbesserung feststellen. Die Pilotanlage erreichte Feststoffwerte von 19–20 %. Und sie war einfach zu bedienen. Man musste nur die Starttaste drücken und die Anlage ging in Betrieb. Zunächst lief die Zentrifuge (Xellator) mit offenem Schneckenkörper von April bis August. Das Produkt war flockig und es war viel einfacher, das Zentrat sauber zu halten. Der Feststoffgehalt lag bei mindestens 21 %. Diese ein bis zwei Prozent verändern das Aussehen und das Verhalten des Schlamms erheblich.”

Mit dem Zentrifugensystem von Flottweg Separation Technology konnte die Abwasseraufbereitungsanlage Solvay die für die Entwässerungsanlage benötigten Arbeitsstunden, die Betriebszeit und die zu entsorgende Schlammmenge reduzieren. Gleichzeitig wurde die Schlammqualität verbessert und der Energieverbrauch gesenkt. 

Dieses System ermöglichte es Solvay, die Betriebszeit von 24/7 mit vollzeitbeschäftigtem Bedienpersonal auf nur eine 12-Stunden-Schicht pro Tag zu reduzieren. Das Zentrifugensystem verringerte den Bedarf an zusätzlich benötigten Arbeitskräften und reduzierte auch das Verletzungsrisiko für das Bedienpersonal.  Zudem muss der Zentrifuge keine Flugasche mehr zugeführt werden. Das spart die Kosten für die Flugasche, den Transport und Deponiegebühren, da das Endprodukt leichter ist.

Insgesamt hat sich die Anlage innerhalb weniger Monate amortisiert. Nach dem ersten Betriebsjahr hat das Flottweg System seinen Wert bewiesen, denn Solvay spart jährlich netto mehr als 214.000 Dollar. Diese Zahl setzt sich aus den Kosten für die Asche und deren Transport, den Transport zur Deponie, die Deponiegebühren, Polymer, Kosten für die Zusatzmiete und damit verbundene Arbeitskosten, Abrollcontainer und , -kipper, Kunststoffauskleidung, Wartung und Energiekosten zusammen. 

Kläranlage spart 900.000 CAD pro Jahr

Die Abwasseraufbereitungsanlage Greenway ist die größte Anlage in London, Ontario, Kanada. Sie verfügt über eine Auslegungskapazität von 170 Millionen Litern pro Tag und eine Spitzenkapazität von 255 Millionen Litern pro Tag. Sie nimmt etwa zwei Drittel der Abwasserströme der Stadt London auf. Greenway verwertet seine Abfälle in Verbrennungsanlagen. Die Abwasseraufbereitungsanlage entwässert den Schlamm nun mit Flottweg Zentrifugen auf rund 26 Prozent Feststoffgehalt.  Darüber hinaus muss der Verbrennung kein zusätzliches Erdgas zugeführt werden, was zu jährlichen Einsparungen von fast 900.000 CAD führt.

„Je nach Wassergehalt im Schlamm ändert sich der Energiebedarf. Bei einem höheren Wassergehalt ist mehr Energie erforderlich, und weniger Energie bei einem geringeren Wassergehalt“, sagt der Betriebsleiter von Greenway. „Da der Feststoffgehalt bei den Bandfilterpressen viel niedriger war, mussten wir zur Aufrechterhaltung des Energieniveaus und der Temperatur in unserer Wirbelschichtanlage zusätzlichen Brennstoff zuführen.“

2012 installierte Greenway drei Flottweg C7E-Einheiten. Die Betriebszeit beträgt 95 Prozent, zwei der Zentrifugen sollen im Dauerbetrieb laufen. Diese drei Einheiten sind auf eine Flüssigkeitsdurchflussmenge von 1.200 Litern pro Minute oder 1.700 kg Schlammdurchfluss pro Stunde ausgelegt.

„Mit den Zentrifugen können wir den Feststoffgehalt auf ein Niveau heben, bei dem wir kein weiteres Erdgas zusetzen müssen, um die erforderlichen Temperaturen aufrechtzuerhalten", erklärt der Leiter der Schlammbehandlung. „Die Anlagen laufen ohne den Einsatz von Erdgas. Darüber hinaus ist der Polymerverbrauch niedriger als erwartet. Ursprünglich hatten wir ein bestimmtes Budget für den Polymerverbrauch eingeplant, tatsächlich benötigen wir nur etwa 75 Prozent dessen, was wir ursprünglich erwartet hatten.” 

Die größte Kostenersparnis für die Abwasseraufbereitungsanlage kam durch die Reduzierung von zusätzlichem Brennstoff (Erdgas). Die Einsparungen liegen bei rund 900.000 CAD pro Jahr. 

„Der Trockensubstanzgehalt des Schlamms kann sich erheblich auf die Betriebskosten auswirken“, sagt der Bereichsleiter im Werk Greenway. Durch eine Steigerung des Trockengehalts von 24 auf 25 Prozent konnte das Werk den entwässerten Schlamm in Verbrennungsanlagen ohne den Einsatz von Erdgas verbrennen. Derzeit werden jährlich rund 17.000 Tonnen an entwässertem Schlamm verarbeitet. 

Nach der Verbrennung wird die übrig gebliebene Asche vom Werk Greenway zu einer nahe gelegenen Deponie transportiert. Nicht jede Anlage setzt jedoch auf Verbrennung. Einige transportieren den entwässerten Schlammkuchen direkt zur Deponierung. In diesen Fällen hängen die Transportkosten stark vom Trockengehalt des Kuchens ab. 

Die Umstellung von Bandpressen auf Zentrifugen verlief nicht ganz reibungslos. Der Polymerbedarf stieg, die Mehrkosten wurden jedoch durch die Einsparungen beim Gas mehr als ausgeglichen. Zwar sind Ersatzteile für Zentrifugen meist teurer als für Bandpressen. In einer Zentrifuge gibt es jedoch weniger Verschleißteile, die getauscht werden müssen. So können Reparaturen schneller erledigt werden, was diese Mehrkosten wieder ausgleicht. 

Mit dem Umstieg auf die Zentrifugen von Flottweg konnte die Greenway-Anlage die Anforderungen ihrer Betriebsleitung erfüllen, aber auch die vom Wartungspersonal gewünschten geringen Ausfallzeiten. Das System hat geholfen, Kosten zu senken und den Betrieb zu vereinfachen.

Autor

Daniel Lakovic ist Business Development Manager bei Flottweg Separation Technology Inc. Lakovic hat einen BS in International Business und einen MBA in Finance. Er ist unter dlakovic@flottweg.net erreichbar.