Das Modell der abwasserfreien Produktion, auch Zero Liquid Discharge (ZLD) genannt, gewinnt auch in der Pharmaindustrie zunehmend an Verbreitung. Anstelle möglichst sauberen Wassers soll in Zukunft überhaupt kein Wasser aus Produktionsprozessen mehr freigesetzt werden. Hager + Elsässer hat zusammen mit Membran Filtrations Technik (MFT) ein neues ZLD-Verfahren entwickelt, bei dem durch eine Reihe neuer Filtrations- und Trenntechniken einschließlich dreier Umkehrosmose-Stufen die abschließende Verdampfung der zurückbleibenden Abfallstoffe auf ein Minimum reduziert werden kann.
Gegen die abwasserfreie Produktion sprachen bisher die erheblichen Investitions- und Betriebskosten der abwasserfreien Produktion. Vor allem der Energiebedarf ist hoch. Hager + Elsässer hat als Lösungsanbieter für ein ganzheitliches Wassermanagement zusammen mit seiner Schwesterfirma MFT ein neues ZLD-Verfahren „ZLD.eco“ entwickelt, bei dem der Energiebedarf durch eine stark reduzierte Verdampferstufe deutlich gesenkt wurde.
Weltweit sind bereits rund 400 ZLD-Anlagen in Betrieb. Die Motive sind je nach Weltregion unterschiedlich: Während es in wasserarmen Regionen wie etwa Südfrankreich primär um die Unabhängigkeit von der lokalen Wasserversorgung geht, werden in Deutschland immer strengere Umweltauflagen beschlossen. In Ländern wie Indien oder Südamerika gibt es oft keine Kläranlagen, so dass ZLD als Ersatz dafür dient. Unternehmen in europäischen Ländern setzen ZLD-Verfahren dagegen zur Nachbereitung nach dem eigentlichen Klärprozess ein.
Hochdruck-Membranstufe mit Circular Disc Module
Kernstück der Anlage ist eine neue Hochdruck-Umkehrosmose-Stufe. Dabei kommt nach einem Vorbehandlungsprozess – je nach Anwender chemisch-physikalisch oder biologisch – und einer Ultrafiltrationsstufe, die die restlichen organischen Stoffe herausfiltert, eine mehrstufige Membrantechnologie zum Einsatz, um die nicht-organischen Abfallstoffe stärker zu konzentrieren. Nach den ersten zwei Umkehrosmose-Stufen, bei denen Drücke bis zu 80 bar eingesetzt werden, bleibt ein Konzentrat von rund 20 Prozent der gesamten Abwassermenge übrig, das in eine weitere Umkehrosmose-Stufe überführt wird. Bei dieser dritten Umkehrosmose handelt es sich um ein Hochdruckverfahren bei Drücken bis zu 200 bar. Dabei kommt ein von MFT entwickeltes spezielles Modul zum Einsatz, das als Circular Disc Module (CD Module) bezeichnet wird. Anders als andere Module, die meanderförmig durchströmt werden, durchfließt das Wasser das CD Module kreisförmig, wodurch der Druckverlust geringer ist.
Kürzere Verdampferstufe dank geringer Abfallmenge
Das durch den hohen Druck entstandene, ca. 70°C warme Konzentrat wird in einer darauffolgenden Unterdruckstufe, die zusammen mit der Membrantechnik ein „Hybridsystem“ bildet, zu einer handhabbaren Konsistenz eingedampft. Die Wärmeenergie wird dabei im System zurückgeführt und zur Effizienzsteigerung verwendet. Der Energiebedarf des Gesamtsystems wird dadurch stark reduziert. Die Restmenge an Abfallstoffen, die nach der maximalen Vorkonzentrierung durch die Hochdruckmembrantechnik übrig bleibt, ist deutlich geringer als bei herkömmlichen Verfahren. Infolgedessen kann die Verdampferstufe bei ZLD.eco wesentlich kürzer ausfallen.
20 Prozent Einsparungen an Energie-, Inbetriebnahme- und Personalkosten
Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen ohne Vorkonzentrierung nimmt das neue etwa 20 Prozent weniger Energie in Anspruch. Zudem wird bei der kleineren Verdampferanlage auch weniger Kühlenergie zum Kondensieren benötigt. Diese Einsparung kann bis zu 80 Prozent betragen. Weitere Einsparungen ergeben sich aus dem modularen Aufbau der Anlage. Die dadurch erreichbare Einsparung bei den Personalkosten liegt bei rund 20 Prozent. Die Kosten für die Inbetriebnahme sind ebenfalls um 20 Prozent niedriger. Nicht zuletzt ist der Chemikalienverbrauch geringer. Die Investition in das System amortisiert sich aufgrund der Einsparungen auf unterschiedlichen Ebenen bereits nach kurzer Zeit.
