DE10004590A1 - Verfahren zur Wasseraufbereitung und Reststoffbeseitigung sowie Anordnung hierfür - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von belastetem Wasser, insbesondere in der zellstoffverarbeitenden Industrie und bevorzugt der Papierindustrie, wobei das belastete Wasser bzw. Abwasser bis auf einen Gehalt von wenigstens >= 20% Trockenstoffen bzw. Reststoffen aufkonzentriert wird, wobei eine Reinigung des belasteten Wassers bzw. Abwassers erfolgt und ein Reststoffkonzentrat anfällt und wobei das gereinigte Wasser bzw. Abwasser zur weiteren Verwendung geleitet bzw. rückgeführt wird und wobei das auf wenigstens >= 20% aufkonzentrierte Reststoffkonzentrat unmittelbar verbrannt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von belastetem Wasser, insbesondere Produktionswasser bzw. Abwasser, vorzugsweise für die Papierproduktion, wobei bei der Wasseraufbereitung anfallende Reststoffe beseitigt werden, gemäß dem Patentanspruch 1 sowie eine Anordnung gemäß dem Patentanspruch 30 und/oder auch besonders belastetes Wasser unter Einsatz einer Membranfilteranlage prozessiert werden kann, gemäß dem Patentanspruch 37.

Gegenwärtig bereiten bei der Verarbeitung insbesondere von Altpapier, Zellstoffen und Holzstoffen die anfallenden Abwässer immer noch große Probleme. Die Abwässer, die unmittelbar in die Umwelt gelangen, belasten die Gewässer und das Grundwasser. Es ist deshalb im Interesse der Umwelt wünschenswert, die Abwässer von Prozessen, beispiels­ weise bei der Papierherstellung, derart aufzubereiten, dass eine Belastung der Umwelt durch Abwasser weitgehend oder vollkommen außer Acht gelassen werden kann.

Aus der DE 41 16 557 A1 ist ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser bekannt, bei dem Abwässer wenigstens soweit aufbereitet werden sollen, dass sie als Papiermaschinen- Rückwasser zur Entfernung von Druckfarben und anderen unerwünschten Bestandteilen aus einem aufbereiteten Altpapier verwendbar sind. Bei den in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahrensweisen aus dem Stand der Technik werden Verdampfungsverfahren zur Reinigung von Abwässern verwendet, die einen derartigen Energieverbrauch aufweisen, dass die Verfahren sowohl in Anbetracht des Energieverbrauchs als auch in Anbetracht der geringen Rückwasserausbeute in umwelttechnischem Sinne sehr nachteilig sind. Das Verfahren nach der DE 41 16 557 A1 selbst eignet sich nur für die Erzeugung von Wasser für die Abfuhr von Tintenbestandteilen aus Altpapierzellstoffen. Zwar wird hier der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) zur Reinigung einer vorgegebenen Menge des Abwassers reduziert, jedoch ist die Anwendung des gereinigten Abwassers nach wie vor stark reduziert und der nach diesem Verfahren zu erzielende Kreislauf ist nach wie vor ein offener Kreislauf, dem große Mengen an Frischwasser zugeführt werden müssen, die weit über den Verdampfungsverlusten liegen. Die DE 44 13 304 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem in sehr vorteilhafter Weise eine Umkehrosmose zur Reinigung von Abwässern eingesetzt wird. Dabei bereitet jedoch die Existenz von organischen Bestandteilen in der zu reinigenden Flüssigkeit in diesem wie auch in anderen Reinigungsverfahren große Probleme. Die hier zurückbehaltenen Reststoffe werden getrocknet. Die getrockneten Reststoffe werden schließlich endgelagert oder verbrannt. Das heißt, entweder sind die Reststoffe als Giftmüll zu deponieren oder für die Trocknung werden große Mengen an Energie und Investitionen in entsprechende Anlagen erforderlich.

Aus der WO 97/49639 ist ein Verfahren zur Aufbereitung von belastetem Wasser bekannt, bei dem die zurückbleibenden Reststoffe getrocknet und dann verbrannt werden.

Ferner ist es im Stand der Technik nachteilig, das stark belastete Abwässer einer Behandlung mit Flockungs- und/oder Fällungsmitteln bedürfen. Solche Abwässer mit beispielsweise ca. 30 mg/l bis etwa 100 mg/l Feststoffanteil und einem hohen Gehalt an Calcium bzw. Sulfat verursachen einen Belag auf den Membranen einer Membranfiltereinrichtung, der in kurzen Zeitintervallen entfernt werden muss. Dies ist umständlich und zeitaufwändig und führt zu kurzen Betriebszeiten.

Es wurde folglich eine weitere kostspielige Fällung durchgeführt, um Calcium mit dem Sulfat auszufällen, um den Membranbetriebszyklus zu verbessern.

Es ist einerseits die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Aufberei­ tung von Wasser vorzuschlagen, das einen verhältnismäßig geringen apparativen Auf­ wand und wenig Energie erfordert, um Reststoffe zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 bzw. eine Anord­ nung gemäß dem Patentanspruch 30 gelöst.

Es ist andererseits die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren vorzu­ schlagen, mit dem auch stark belastete Abwässer kostengünstig entsorgt werden können.

Diese wird durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 37 aufgeführten Merkmalen ge­ löst.

Die in den Unteransprüchen aufgeführten Verfahrensschritte beziehen sich auf vorteilhafte Verfahrensvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Der dem Vorrichtungsanspruch nachgeordnete Unteranspruch bezieht sich auf eine vorteil­ hafte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird einerseits ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein belastetes Wasser bzw. Abwasser, das vorzugsweise aus der Papier- und/oder Zellstoff­ industrie oder vergleichbaren Industrien kommt, bis zu einem Gehalt von wenigstens 20% Trockenstoffen bzw. Reststoffen aufkonzentriert wird, wobei eine Reinigung des belasteten Wassers bzw. Abwassers erfolgt und ein Reststoffkonzentrat anfällt. Das damit gereinigte Wasser bzw. Abwasser wird zur weiteren Verwendung geleitet bzw. rückgeführt und das auf wenigstens ≧ 20% aufkonzentrierte Reststoffkonzentrat wird verbrannt, wobei bevorzugt wenigstens im wesentlichen ohne separate Trocknung vorgegangen wird.

Gemäß der Erfindung wird andererseits ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein mittels Flockungs- und/oder Fällungsmitteln vorbehandeltes Abwasser mit einem einen Komplex bildenden Zusatz behandelt bzw. versetzt wird, der eine Verbindung mit Calcium eingeht. Die für eine Membran ansonsten schädliche Verbindung Calcium- Sulfat kann somit umgangen werden, womit eine Verblockung der Membrane eines Membranfilters, bzw. einer Umkehrosmosefiltereinrichtung vermieden wird.

Gemäß dem einen Aspekt nach der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere für die technischen Gebiete, für die die vorliegende Erfindung von besonderem Interesse ist, sehr nützlich, dass die Reststoffe einen hohen Gehalt an organischen bzw. an brennbaren Bestandteilen haben. Damit haben die Reststoffe einen sehr hohen Heiz- bzw. Brennwert.

Überraschenderweise kann hier ein Verfahren zur Aufbereitung von belastetem Wasser, bei dem die Reststoffe zu beseitigen sind, ohne eine Trocknung der Reststoffe auskommen. Die letztendlich für eine Verbrennung anfallenden Reststoffe, die insbesondere bei der papier­ verarbeitenden Industrie, der Altpapier verarbeitenden Industrie bzw. der papierverarbei­ tenden Industrie oder gleichgelagerten Industrien anfallen und wenigstens 20 bis 30% (50-60%) Trockenstoffe enthalten, können ohne weitere Trocknung einer Verbrennung zugeführt werden, wobei in der Regel das Konzentrat aber nur mit Hilfsenergie, z. B. Erdgas, verbrannt werden kann. Bei Zugabe der im Altpapier enthaltenen Reststoffe kann ab einer bestimmten Reststoffmenge von mindestens ca. 45%, bevorzugt 50-60%, nach der Zündung ganz auf Hilfsenergie verzichtet werden. Sind diese entsprechend noch flüssigen Reststoffe in Verbindung mit den Reststoffen bevorzugt aus einer Altpapieraufbe­ reitung einmal entflammt, kann der Verbrennungsprozess ab der bestimmten Reststoffmenge überraschenderweise ohne zusätzliche Hilfsmittel einfach durch Zugabe der feuchten bzw. flüssigen Reststoffe aufrechterhalten werden.

Vorteilhafterweise wird, falls der Brennwert der Reststoffe keine kontinuierliche Verbren­ nung zulässt, Energie zugeführt, um die Verbrennung zu stützen. Dabei kann vorteilhafter­ weise fossiler Brennstoff eingesetzt werden, beispielsweise indem eine Stützflamme mit Erdgas zur Verfügung gestellt wird. Es kann auch Mikrowellenenergie oder dergleichen zugeführt werden. Eine Unterstützung der Verbrennung kann auch erzielt werden, wenn zu deren Durchführung vorteilhafterweise im wesentlichen reiner Sauerstoff bzw. Luft zugeführt wird, die mit Sauerstoff angereichert ist.

Letztlich ist es von Vorteil, wenn die Verbrennung bei Temperaturen oberhalb von ca. 850°C aufrechterhalten wird, da in diesem Falle keine Giftstoffe durch die Verbrennung entweichen und insbesondere die Entstehung von Dioxinen von vornherein vermieden wird. Dies ist insbesondere bei der Verarbeitung von Altpapier wesentlich. Gerade auf diesen technischen Gebieten, natürlich auch auf anderen technischen Gebieten, enthalten die Reststoffe ausreichend Material, um Wärmeenergie soweit freizusetzen, dass in situ mit der Verbrennung eine Trocknung der Reststoffe soweit durchgeführt werden kann, dass eine kontinuierliche Verbrennung bei ausreichenden Temperaturen aufrechterhalten werden kann. Wie oben angedeutet, kann, falls der Brennwert der Reststoffe zeitweise oder insgesamt nicht ausreichen sollte, Energie zugeführt werden, beispielsweise in der Form in einer Stützflamme, die mit Erdgas oder dergleichen betrieben wird, in der Form von Mikrowellenenergie oder dergleichen.

Die erfindungsgemäße Anlage gemäß dem Anspruch 30 ermöglicht den unmittelbaren Einsatz eines Abschnitts zur thermischen Verwertung, das heißt eines entsprechenden Verbrennungsofens, ohne dass eine kostenaufwendige Trocknungsanlage zuvor eingesetzt werden muss. Umfangreiche Versuche haben gezeigt, dass der Energieverbrauch unter Einsatz einer Vorrichtung bzw. des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Beseitigung der Reststoffe im besten Falle sogar halbiert werden kann. Insgesamt werden, auch weil durch diese Verbrennung nahezu sämtliche Reststoffe beseitigt werden können, die ansonsten eine Sondermüllbehandlung erfordern würden, die Entsorgungskosten auf etwa ein Sechstel der üblichen Entsorgungskosten gesenkt.

Die Einrichtung zur thermischen Verwertung gemäß der Erfindung ist zwar etwas aufwen­ diger als herkömmliche Verbrennungsanlagen für entsprechende Reststoffe, übersteigt in ihren Investitionskosten jedoch nicht den anlagebedingten Aufwand für eine Anordnung mit einer Reststofftrocknungsanlage sowie einer herkömmlichen Verbrennungsanlage.

Da bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, insbesondere bei einer Ausführungs­ form, bei der die Reststoffe bei Temperaturen oberhalb von 800°C verbrannt werden, auch eine Nachbehandlung der Rauchgase entfällt, da Giftstoffe durch die hohen Temperaturen von vornherein mit verbrannt bzw. zerstört werden, können die Kosten der gesamten Aufbereitung von belastetem Wasser auf ca. 60% der ansonsten anfallenden Kosten reduziert werden, da ein Großteil der insgesamt anfallenden Betriebskosten auf die Behandlung der Reststoffe entfällt.

Damit kommt der vorliegenden Erfindung auch der höchst überraschende Vorteil zu, dass selbst herkömmlich betriebene kommunale Kläranlagen, die insbesondere auch zur Bearbei­ tung von sanitären Abwassern eingesetzt werden, teurer und weniger effektiv sind. Kommu­ nale Kläranlagen arbeiten regelmäßig auf biologische Weise. Dabei können nur biologische Substanzen abgebaut werden, und zwar lediglich mit einem Wirkungsgrad von ca. 70 bis maximal 85%. Andere Störstoffe bleiben unberührt und aufgrund der biologischen Abbaure­ aktionen entstehen Säuren und Faulgase, die die Umwelt belasten. Demgegenüber verblei­ ben nach der Endbehandlung der Reststoffe gemäß der vorliegenden Erfindung praktisch keine biologischen Reststoffe und Reaktionsprodukte, die die Umwelt belasten, werden nahezu vollständig vermieden. Es verbleiben lediglich leicht behandelbare anorganische Substanzen, wie etwa Asche, die keinen nennenswerten Entsorgungsaufwand anfallen lassen.

Gemäß der Erfindung ist es sogar möglich, durch die Verbrennung der Reststoffe, insoweit sie eine ausreichende Konzentration an brennbaren Bestandteilen enthalten, beispielsweise mittels einer Turbine über die Entstehung von Wasserdampf Energie zu gewinnen oder etwa Dampf für einen Trocknungsprozess bei der Papierproduktion zu erzeugen.

Für die erforderliche Verbrennungsanlage kann ein zirkulierendes Wirbelschichtfeuerungs­ verfahren zum Einsatz gelangen, wie es in den 20iger Jahren von Winkler entwickelt worden ist. Wie bereits angesprochen, kann eine Steuerung der Verbrennung über die Zufuhr von Gas, im einfachsten Falle Luft, oder Sauerstoff bzw. mit Sauerstoff angereicherter Luft geregelt werden. Auch eine Stützflamme kann vorgesehen sein. Es ist auch möglich, das entstehende Rauchgas rückzuführen bzw. zu reinigen. Dabei kann im Rauchgas enthaltenes Schwefeldioxid mittels Kalkstein zu Gips gebunden werden.

Hier gibt es existierende Verbrennungsofensysteme, die sich an die Erfordernisse anpassen lassen, die gemäß der vorliegenden Erfindung zum Tragen kommen.

Gemäß dem weiteren Aspekt nach der vorliegenden Erfindung insbesondere nach dem Patentanspruch 37, kann wie folgt vorgegangen werden, wobei erfindungsgemäß Merkmale zum Tragen kommen. Das der Reinigung zuzuführende Prozesswasser ist beispielsweise mit 30 bis 100 mg/l Feststoff und mit einem hohen Gehalt an Calcium und Sulfat behaftet. Das Calcium kann in Verbindung mit Sulfat eine Schicht auf einer Membran einer Membranfiltereinrichtung hinterlassen, die über einige Zeit zur Verblockung der Membran führt.

Der nächste Absatz widmet sich einem biologischen Verfahren gemäß der Erfindung, wobei das Prozesswasser aufgrund der hohen Kreislauftemperatur von 45 bis 60°C mit einer thermophilen Biologie behandelt werden kann, wobei der CSB bzw. der BSB abgebaut werden können. Durch Aufnahme von Calcium und Sulfat durch Bakterien der thermophilen Biologie wird dieser bzw. werden diese Werte ebenfalls reduziert. Für den Fall, dass der Bioschlamm nicht vollständig über eine Filtration entfernt wird, kommt es zu einer Anreicherung von Kolloiden und Abbauprodukten, was insbesondere durch Rückfüllung von Calcium aus den abgestorbenen Bakterien zu einer erheblichen Belastung des Wasserkreislaufes führen kann. Bei diesem Verfahren und um Luftkonzentrationen zu vermeiden wird der Biologie eine Membranfiltrationsstufe nachgeschaltet.

Der nachfolgende Absatz ist auf ein Filtrationsverfahren gerichtet. Das aufzubereitende Wasser wird mit einem Flockungs- bzw. Fällungsmittel versetzt und dann mit einem Trommel-, Band- oder Membranfilter gereinigt und die störenden Feststoffe werden abgetrennt. Dies geschieht vorteilhaft mit PAC (Polyaluminiumchlorid) oder mit anderen ähnlich wirkenden Chemikalien. Der Vorteil bei PAC ist, dass die Flocken und das gesamte Chemical mit dem nachfolgenden Filter vollständig abgetrennt werden können.

Das insoweit vorbehandelte Wasser wird mit einem Komplexbildner versetzt. Hierfür eignen sich etwa Sulfat, Polyphosphat-Polymere oder andere Komplexbildner, die in der Lage sind, das Calcium zu komplexieren, d. h. eine Verbindung einzugehen und es somit zu neutralisieren. Auf diese Weise wird die Ausfällung von Calcium vermieden und die Verbindung mit Sulfat verhindert. Die Verblockung der Membran ist damit ausgeschlossen.

Nach der vorbeschriebenen Vorbehandlung kann die gesamte Belastung an Calcium und Sulfat gemeinsam in die Filtrationsstufe bzw. -stufen, wie beispielsweise Micro-, Ultra-, Nanofiltration und Umkehrosmose hineingefahren und problemlos aufkonzentriert werden, ohne dass der Sättigungszustand und somit eine Ausfällung von Calciumsulfat vorkommen kann.

Werden die vorgenannten Prozessschritte eingesetzt, können auch hohe Belastungen und starke Schwankungen problemlos über die Membranfilteranlage aufbereitet werden.

Die Vorteile der Behandlung mittels eines für eine Komplexbildung mit Calcium geeigneten Zusatzes liegen besonders in der Kosteneinsparung und in einer deutlichen Umweltent­ lastung.

Besondere Vorteile ergeben sich auch, wenn die erfindungsgemäßen Merkmale mit Merk­ malen kombiniert werden, die sich aus den nachfolgend erörterten Ausführungsformen erge­ ben. Dies ist insbesondere deshalb der Fall, weil gerade auch bei diesen Ausführungsformen Reststoffe anfallen, die sich gemäß der Erfindung bearbeiten lassen.

Eine nachfolgend erörterte Verfahrensvariante eröffnet weitere Vorteile. Dabei wird das be­ lastete Produktionswasser bzw. ein Abwasser bis auf einen Gehalt von weniger als 200 mg/l, vorzugsweise 0 bis 150 mg/l Feststoffen grob gereinigt, um das grob gereinigte Was­ ser bzw. Abwasser in seinem pH-Wert auf einen Wert bis zu ca. 6,5, vorzugsweise 2 bis 3 einzustellen, und das grob gereinigte Wasser bzw. Abwasser wird auf eine Temperatur von ca. 70 bis 160°C,. vorzugsweise etwa 100 bis 130°C aufgeheizt und einem Reaktionsraum zugeführt, wo das grob gereinigte Wasser bzw. Abwasser einer Oxidation unterzogen wird, um wenigstens biologische Rückstände zu oxidieren, um anschließend das vorgereinigte Ab­ wasser mindestens einer Membranfiltereinrichtung bzw. Nanofiltereinrichtung zuzuleiten bzw. das Abwasser anderweitig zu reinigen.

Die Oxidation des grob gereinigten Wassers wird in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Oxidationsmittel, vorrangig Luft-Sauerstoff, bei einer der voranstehend aufge­ zeigten Temperaturen vorgenommen.

Es kann darüber hinaus ein Katalysator eingesetzt werden, beispielsweise Peroxid bzw. Eisenoxid.

Ferner können organische Säuren zugesetzt werden, etwa Phosphorsäure oder Schwefel­ säure, um organische Rückstände im grob gereinigten Wasser bzw. Abwasser beikommen zu können.

In dem Reaktionsraum sollten bevorzugt Drucke von 1 bis 15 bar herrschen, wobei Drucke von 1 bis 5 bar bevorzugt verwendet werden.

Die Energie zum Erhitzen des Abwassers auf die voranstehend aufgeführten Temperaturen kann durch die Reaktionswärme, vorzugsweise über eine Wärmerückgewinnungsanlage, aufgebracht werden.

Falls die organischen Rückstände in dem zu oxidierenden Abwasser zu gering sind, kann vor der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Aufkonzentration vorgenom­ men werden, beispielsweise durch eine Umkehrosmose und/oder eine Nanofiltration, um beispielsweise einen Feststoffgehalt von 10 mg/l bzw. 50 mg/l oder dergleichen voreinzu­ stellen. Bevorzugt wird ein Feststoffgehalt von ca. 100 mg/l eingestellt, da bei einem derartigen Feststoffgehalt, der die organischen Bestandteile umfasst, die Oxidationsreaktion besonders vorteilhaft beherrscht wird.

Ferner ist es bevorzugt, bei Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens zunächst beispiels­ weise über eine elektrische Heizung, Mikrowellenheizung oder dergleichen die erforderliche Abwassertemperatur voreinzustellen, um dann, sobald die Oxidationsreaktion bei der Vorreinigung mit der gewünschten Temperatur arbeitet. Die Reaktionswärme für die Erhitzung des Abwassers über eine Wärmerückgewinnungsanlage zur Verfügung zu stellen.

Bei der nachfolgenden Erörterung weiterer vorteilhafter Verfahrensvariationen wird auf die erfindungsgemäße Vorreinigung zusammenfassend als Vorreinigung Bezug genommen.

Eine mit Vorteilen behaftete Ausführungsform beruht darauf, dass ein Abwasser, das stark oder hochbelastet sein kann, zunächst einer Vorreinigung unterzogen wird, die dazu führt, dass das Abwasser faserfrei ist und einen Feststoffgehalt von weniger als 20 mg/l aufweist. Da sich daraus ergebende vorgereinigte Abwasser wird bezüglich seines pH-Wertes auf 2 bis 11 eingestellt, um anschließend das mit einem pH-Wert in diesem Bereich vorliegende Abwasser auf einen Konzentrationsbereich von vorteilhafterweise ca. ≦ 9,5 bis ca. 1 × 10^-16 g/l an Ionen einzustellen, wobei die Ionen überwiegend Schwermetallionen oder Sulfationen sind. Erfindungsgemäß sollten jedoch Bariumsulfationen auf einen maximalen Gehalt von etwa 10^-9 bis 10^-10 g/l oder weniger und Kalziumsulfationen maximal auf einen Gehalt von etwa 5 × 10^-4 bis 10^-5 g/l oder weniger eingestellt werden, da sich überraschend gezeigt hat, dass gerade diese häufig sehr konzentriert vorhandenen Verbindungen eine Behinderung der Umkehrosmose verursachen können, weshalb sie von den Membran- bzw. Nanofilterein­ richtungen in dem angegebenen Maße fernzuhalten sind. Dabei kann auch eine Komplexie­ rung von Calcium bereit gestellt werden, um die Bildung von Calciumsulfat so weit als möglich und bevorzugt vollständig zu vermeiden. Als Schwermetalle kommen beispielsweise Barium, Strontium auch in Verbindung mit Sulfat in Betracht. Ferner kommen Kalzium und Natriumsulfat, Eisensulfate und eine Vielzahl anderer Schwermetallsulfate oder reine Schwermetalle in Betracht, wobei deren Konzentration gemäß der Erfindung zu kontrollieren ist. Dabei kommen beispielsweise Fällungsmittel in Betracht, um das Abwasser auf einen tolerierbaren Gehalt an entsprechenden Ionen einzustellen. Auch eine Verdünnung mit gereinigtem Wasser oder mit Frischwasser kann hier in Betracht gezogen werden. Das so behandelte Wasser wird über mindestens eine Umkehrosmose- oder Nanofiltereinrichtung gefiltert, wobei hier die Trennung eines Abwassers in ein Permeat von einem sich aufkonzentrierenden Abwasser (Konzentrat) vorgenommen wird. Das Permeat kann als Rückwasser in den Herstellungsprozess zurückgeleitet werden und ohne weiteres auch für die Herstellung von hochwertigsten Papierprodukten eingesetzt werden, da die Reinheit dieses Rückwassers, das gemäß der Erfindung zu erzielen ist, überragend ist. Das Konzentrat kann weiteren Filtereinrichtungen zugeleitet werden, wobei Einrichtungen mit Membranfiltern zu bevorzugen sind, oder kann einem Verdampfungsschritt oder einem Eindickungsschritt zugeführt werden, um das Konzentrat beispielsweise in einen endlagerungsfähigen Reststoffblock oder aber in ein für die thermische Verwertung geeignetes Material umzuwandeln.

Das den Filtereinrichtungen zugeführte Abwasser weist eine Wassertemperatur von vor­ zugsweise kleiner als 70°C auf.

Vorteilhafterweise werden für die Membraneinrichtungen Flachmembranen verwendet, die bevorzugt als Membrankissen mit innenliegendem Gewebeflies hergestellt sind. Das Gewe­ beflies wird verwendet, um die Ableitung des Permeats bzw. des Filtrats zu ermöglichen. Vorzugsweise werden diese Membrankissen ohne Klebetechnik zusammengefügt, sondern mittels eines Schmelzverfahrens oder beispielsweise einer Ultraschalltechnik, über die die beiden das Gewebeflies einschließenden Flachmembranen zusammengefügt werden. Die Flachmembranen bzw. Membrankissen werden von außen mit Abwasser unter einem höheren bzw. relativ hohen Druck angeströmt und durch die Flachmembranen hindurch tritt gefiltertes Wasser, das Permeat bzw. Filtrat, hindurch und fließt durch das zwischen den Flachmembranen liegende Gewebeflies. Das Membrankissen ist mittig mit einem Loch versehen. Das Membrankissen liegt zwischen zwei Scheiben, beispielsweise aus Kunststoff oder dergleichen, die jeweils ebenfalls mittig mit einem Loch versehen sind, das mit einer Dichtung umgeben ist, wobei die Dichtung auf die angrenzenden Bereiche des Membran­ kissens drückt. Durch die Dichtung hindurch schaut das Gewebeflies, so dass das Konzentrat von dem Loch im Membrankissen und in der Scheibe ferngehalten wird, jedoch das Permeat bzw. Filtrat über das Gewebeflies einen Zugang zu dem Loch findet.

In einer Membranfiltereinrichtung können eine Vielzahl von aufeinanderliegenden Schichten von Membrankissen und daran anschließenden Dichtscheiben angeordnet sein, die dann von dem Abwasser der Reihe nach angeströmt werden. Entlang einer derartigen Anordnung wird das Abwasser immer mehr konzentriert, da sauberes Wasser, das Permeat, über die aneinander angrenzenden mittigen Löcher der aufeinanderliegenden Membrankissen bzw. Dichtscheiben abgeführt wird.

Wichtig ist hier, dass die Membranen bzw. Membrankissen eine möglichst glatte Außenfläche haben, damit sich Schad- bzw. Schmutzstoffe, die im Abwasser sind, nicht innerhalb kurzer Zeit an der Membran abscheiden und diese damit verstopfen können.

Vorzugsweise liegt der Druck des in die Membran- bzw. Flachmembranfiltereinrichtungen eingeleiteten Abwassers zwischen ca. 10 und 180 bar, vorzugsweise zwischen 30 und 60 bar, bis zu 120 bar.

Insofern Nanofilter verwendet werden, um die Filtereinrichtungen für das Wasser zusam­ menzustellen, sollte ein Druck in dem Bereich von ca. 20 bis 50 bar eingestellt werden. Zwar dürften Membran- und insbesondere Flachmembranfilter zu bevorzugen sein, jedoch kann auch eine Anordnung von Nanofiltereinrichtungen zu einem durchaus vergleichbaren Ergebnis führen. Für die Nanofiltration wird im Grunde die gleiche Anlagentechnik einge­ setzt. Unterschiede sind in der Membranbeschaffenheit und somit in der Durchsatzleistung zu finden, die je nach Abwasser bis zum Zweifachen betragen kann.

Zusätzlich zu einer oder mehreren hintereinander geschalteten Filtrationsstufen mit Membran- bzw. Flachmembranfiltern können im Zulauf zu den Flachmembranfiltern oder auch zwischen den aufeinanderfolgenden Membranfiltereinrichtungen weitere Filterein­ richtungen vorgesehen sein, um zwischenzeitlich durch die fortschreitende Konzentrierung des Abwassers ausgeflockte Stoffe von den nachfolgenden Membran- bzw. Flachmem­ branfiltereinrichtungen zurückzuhalten.

Werden mehrere Membranfiltereinrichtungen bzw. Umkehrosmoseeinrichtungen und/oder Nanofiltereinrichtungen nacheinander angeströmt, so sollten die jeweils nachfolgenden Stufen mit einem erhöhten Druck angeströmt werden. Dabei können zwar beispielsweise die ersten beiden Stufen mit Membran- bzw. Flachmembranfiltern mit Drücken zwischen 15 und 65 bzw. 25 und 65 bar angeströmt werden, jedoch liegen die Drücke bzw. Betriebsdrücke der nachfolgenden Filtereinrichtungen höher, unter Umständen weitaus höher, etwa bei 35 bis 65 bar für die dritte und 80 bis 120 bar für die vierte bzw. letzte Filtrationsstufe.

Vorteilhafterweise wird insbesondere der Eisensulfatgehalt im Abwasser bis zur Flockungsgrenze reduziert, bevor die Filtereinrichtungen angeströmt werden. Auch zwischen einzelnen, aufeinanderfolgenden Filtereinrichtungen kann der Eisensulfatgehalt jeweils bis zur Flockungsgrenze verringert werden.

Das aus den hintereinander geschalteten Stufen aus Umkehrosmoseeinrichtungen bzw. Nanofiltereinrichtungen ableitbare Permeat bzw. Filtrat kann später in den Kreislauf zurück­ geführt werden, wobei in der Regel noch Frischwasser zuzuführen sein wird, weil nämlich während des vorgeschalteten Herstellungsprozesses Wasser aus dem vorhandenen Kreislauf verdampft wird. Aber auch wenn Wasser aus dem Kreislauf verdampft wird, ist ein derartiger Kreislauf immer noch als geschlossen anzusehen, da über Verdampfung aus dem Kreislauf abgeführtes Wasser im wesentlichen oder gar vollkommen schadstofffrei ist und nicht in der gegenwärtig noch praktizierten Weise mit einem hohen Anteil an Schadstoffen in meist unzureichend arbeitende biologische Abwasserreinigungsanlagen abgeleitet werden muss, die ein sehr schlechtes CSB-Verhältnis und keine Entsalzung aufweist.

Zwar tritt freies Chlor in üblichen Abwässern nur noch selten auf, jedoch ist es unbedingt erforderlich, das Chlor vor der Filtration in der Umkehrosmose- bzw. Nanofiltereinrich­ tungen zu entfernen oder zu binden bzw. auszufällen. Freies Chlor könnte das Material der Filtereinrichtungen beschädigen.

Das konzentrierte Abwasser bzw. Konzentrat wird vorteilhafterweise nach der Filterung in den Membran- bzw. Nanofiltereinrichtungen unter Zufuhr von Energie, vorzugsweise Wärmeenergie, etwa über einen Verdampfungsschritt weiter eingedickt. Der Wasserdampf kann ebenfalls rückgeführt, kondensiert und dem Permeat bzw. Filtrat zugeleitet werden, um nachfolgend wieder dem Herstellungsprozess zugeführt zu werden.

Experimente haben gezeigt, dass bei einem Kreislauf, wie er einer Größenordnung ent­ spricht, die in der Industrie häufig auftritt, Membranfiltereinrichtungen in bestimmten Zeit­ intervallen mit einer Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise sauberem Wasser oder anderen Flüssigkeiten, durchspült werden müssen. Dabei ist zu beachten, dass aufgrund der Bak­ terienbelastung des Abwassers auch antibakterielle bzw. antivirale Mittel in der Spülflüssig­ keit enthalten sein können. Wird dieses nicht gemacht, können die Filtermaterialien von Or­ ganismen befallen und sogar durchwachsen werden, die dann ein Filtermaterial mit einer Standzeit von bis zu drei Jahren in kürzester Zeit unbrauchbar machen können. Bevorzugte Zeitintervalle für einen Reinigungszyklus liegen zwischen 30 und 140 Stunden, wobei sich Reinigungszyklen in Abständen von 60 bis 120 Stunden besonders bewährt haben. Die Reinigungsflüssigkeit hat hierbei einen Druck von ca. 2 bis 15 bar und kann gegebenenfalls auch mit einem Druck durch die Filtereinrichtungen hindurchgeleitet werden, der dem des Abwassers während des Reinigungs- bzw. Aufbereitungsverfahrens entspricht.

Das Konzentrat kann nicht nur mit großen Vorteilen über einen Verdampfungsschritt weiterbehandelt werden, sondern kann alternativ oder partiell ebenfalls über andere physikalische und/oder chemische Entsorgungsschritte behandelt werden. Zum Beispiel kann ein Adsorptionsschritt, eine Fällung, bzw. eine Eindickung des Konzentrats vorgenommen werden, um die hochkonzentrierten Abwasserbestandteile soweit von dem wiederverwendbaren Wasser zu trennen, dass letztlich nur noch zähe oder sogar feste Bestandteile zurückbleiben, die beispielsweise thermisch, etwa in einem Kraftwerk oder dergleichen, verwertet werden können.

Wie der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen ist, setzt die vorliegende Erfindung an einer Stelle ein, an der bereits physikalisch bzw. mechanisch entfernbare Stoffe durch Flotation bzw. Mikroflotation aus dem Abwasser entfernt worden sind. Die Erfindung schafft eine Möglichkeit, um eine praktikable interne Kreislaufentsalzung zur Verfügung zu stellen. Hierdurch ist es möglich, bei Herstellungsprozessen in Papierfabriken, Zellstofffabriken, Holzstofffabriken, Textilfabriken oder artverwandten Produktionsstätten Wasserkreisläufe soweit zu schließen, dass für die Umwelt kaum noch eine Belastung zu befürchten ist. Durch die Erfindung lässt sich das Abwasser von Schadstoffen, wie etwa Kalzium-Karbonat, Kolloiden, Farben, Keimen, Salzen, Sulfaten, etc., soweit reinigen, dass das zurückgeleitete Wasser, das Permeat bzw. Filtrat, eine Qualität aufweist, die mit herkömmlichen Anlagen mit Frischwasserzufuhr und Abwasserbetrieb auch bei wesentlich höheren Volumenströmen gerade noch erreichbar ist.

Während bei gegenwärtigen bekannten Systemen je nach der Qualität des Papier- Endproduktes eine bestimmte Frischwassermenge pro kg erzeugtes Papier zugeführt werden muss, die etwa zwischen 4 und 30 l liegt, braucht bei dem Verfahren gemäß der Erfindung lediglich Frischwasser in einem Bereich von 1,5 bis 2 l pro kg Papier zugeführt, zu werden, was im wesentlichen gerade der Menge des in einem Prozess pro kg hergestellten Papiers verdampften Wassers entspricht. Das heißt, wenn für Papier guter Qualität bei bekannten Verfahren beispielsweise 15 bis 20 l Frischwasser pro kg Papier erforderlich sind, liegt der Frischwasserverbrauch bei dem Verfahren gemäß der Erfindung nach wie vor lediglich bei 1,5 bis 2 l pro kg Papier. Damit ist es überraschenderweise möglich, mit der vorliegenden Erfindung pro kg Papier bis zu zwanzigmal weniger Frischwasser zu verbrau­ chen.

Der erfindungsgemäße Vorschlag, das Abwasser im internen Kreislauf in mehreren Umkehrosmose- bzw. Nanofiltrationsstufen zu reinigen, eröffnet die Möglichkeit, das anfallende Abwasser soweit von Belastungsstoffen zu reinigen, dass es wieder einem Herstellungsverfahren zugeführt werden kann. Dabei kann der Leitwert des Abwassers bzw. des konzentrierten Abwassers von < 15.000 µS bzw. bei der letzten Stufe auch < 20.000 µS auf 15 bis 35 µS bzw. bei der letzten (z. B. vierten) Filtrationsstufe auf 30 bis 80 µS (maximal 120 µS) gesenkt werden, was in der Qualität besser ist als Leitwerte von Frischwasser.

Da ein Permeat bzw. ein Filtrat mit einer derartig geringen Leitfähigkeit und mit einem durch die Entsalzung sehr geringen pH-Wert leicht aufgrund von chemischen oder thermischen Wechselwirkungen zu Agglomerationen und somit Störungen führen kann, ist es wichtig, an welcher Stelle das Permeat bzw. der Frischwasserersatz in den Herstellungsprozess zurückgeführt wird.

Da durch Entnahme der Salze die pH-Pufferwirkung entfällt, sinkt dieser sehr stark ab. Wird das Permeat unkontrolliert in den Prozess zurückgeführt entsteht eine Schockwirkung und somit Agglomerationen, die das Endprodukt erheblich beeinträchtigt. Aus diesem Grunde muss das Permeat mit dem zugeführten Frischwasser gemischt und als Dichtwasser, HD-Spritzwasser etc. eingesetzt werden.

Die anfallenden Reststoffe werden erfindungsgemäß ohne Trocknung verbrannt, wobei die Reststoffe lediglich auf < 20% aufkonzentriert sein sollten, um insbesondere unter Einsatz einer Stützflamme verbrannt werden zu können. Mehr als ca. 30% Reststoffgehalt ist üblicherweise gerade auf dem Gebiet der Papiertechnologie nicht erforderlich, weil die Reststoffe einen hohen Brennwert haben und eine Verbrennung. Durch eine gemeinsame Verbrennung mit den übrigen Reststoffen aus dem jeweiligen Verfahren wird eine Stützfeuerung überflüssig und darüber hinaus in erheblichem Maße Energie gewonnen. Diese wird zur Papiertrocknung und/oder zur Stromerzeugung genutzt. Auf diesem Wege können bis zu einem Drittel des Dampfbedarfes gedeckt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren, das bei der zellstoffverarbeitenden Industrie, der Holzstoffproduktion, der Textilindustrie sowie der Papierindustrie und nicht zuletzt auch bei der Streichmassenaufbereitung (grafisches Papier, Durchschreibepapier, Thermopapier, etc.) zur Anwendung kommen kann, ermöglicht es, die Umwelt in einem herausragenden Maße zu entlasten, wobei der elementare Rohstoff "Trinkwasser" als auch in Zukunft unersetzbare Ressource geschützt wird. Darüber hinaus wird der Verbrauch an Frischwasser stark reduziert. Die mit dem rückgeführten, gereinigten Abwasser hergestellten Erzeugnisse weisen die Qualität auf, die auch durch die gegenwärtig verwendeten Verfahren erzielt wird. Der Energieverbrauch wird entscheidend gesenkt.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren näher erläutert. Dabei werden weitere Merkmale und Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung offenbart. Es zeigen:

Fig. 1 eine in einem Wasser- bzw. Abwasserkreislauf eingesetzte Verfahrensweise, die erfindungsgemäß abläuft;

Fig. 2 eine in einem Wasser- bzw. Abwasserkreislauf einer Fabrik eingesetzte Verfah­ rensweise, die erfindungsgemäß durchgeführt wird; und

Fig. 3 einen alternativen Verfahrensablauf in einem schematischen Ablaufdiagramm mit Schritten bzw. Merkmalen gemäß der Erfindung.

In den nachfolgenden Figuren sind gleiche Einrichtungen bzw. Verfahrensstufen mit gleichen, Bezugszeichen gekennzeichnet. Die im Folgenden aufgeführten bevorzugten Verfahrensvarianten können miteinander frei kombiniert werden, wobei eine Oxidationsreaktion wahlweise aber bevorzugt durchgeführt werden kann.

Gemäß Fig. 1 ist in einem Verfahrensablauf einer bekannten Art eine Vorfiltration 12a, 12b, 12c vorgesehen, die in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 zusammenfassend als Filtration 12 aufgeführt wird. Bereits hier können Reststoffe anfallen, die mit oder ohne die Reststoffeindickung 44 einem erfindungsgemäßen Abschnitt 11 zur thermischen Verwertung zugeführt werden können. Reicht der Reststoffgehalt bzw. dessen Brennwert für einen effektiven Betrieb des Abschnitts 11 aus, ist eine Verwendung der Stufe 44 zur Reststoffeindickung überflüssig. Die hier anfallenden Reststoffe können auch erst mit weiteren Reststoffen zusammengeführt werden, die im Verfahren anfallen, bevor sie gemeinschaftlich dem Abschnitt 11 zugeführt werden.

Ferner ist eine Reaktionseinrichtung 9 vorgesehen, in der dem Abwasser ein Zusatz beigegeben wird, der mit Calcium im Abwasser eine Verbindung eingeht, bzw. einen Komplex bildet. Diese Verbindung bzw. dieser Komplex kann Membranfiltereinrichtungen, wie etwa einer ersten und einer zweiten Umkehrosmosestufe 14, 16, bzw. 18, nicht mehr verblocken und von Zeit zu Zeit entfernt werden. Als Zusatz zur Bildung eines Komplexes kann z. B. Sulfat, Polyphosphat-Polymere oder dgl., bzw. können Stoffe mit entsprechenden Eigenschaften in Bezug auf Calcium zum Einsatz kommen.

Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Verfahrensweise wird ein Abwasser zunächst in einem Eindicker 24 bzw. einem Scheibenfilter 24a grob gereinigt. Das derart grob gereinigte Abwasser kann in weiteren Reinigungsstufen 42 weiter prozessiert werden, was hier jedoch nicht näher erläutert zu werden braucht, da derartige Verfahrensweisen zum Stand der Technik gehören. Dies gilt auch für die Reststoffeindickung 44 sowie die Absorption, Fällung bzw. Eindeckung 26. Im übrigen darf auch auf die Erläuterungen zu dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 verwiesen werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, das in der Papier-, der Zellstoff-, der Holzstoff-, der Textil-, der Leder-, der chemischen, der Automobil-, der Lebensmittel- und der der Getränkeindustrie zum Einsatz kommen kann, verwendet einen Reaktionsraum bzw. Reaktor 12b, dem grob gereinigtes Abwasser zugeführt werden kann, das vor der Einleitung in den Reaktor 12b, selbstverständlich aber auch im Reaktor 12b, mit einer organischen Säure, beispielsweise Phosphorsäure oder Schwefelsäure und mit einem Katalysator, beispielsweise Peroxid, Eisenoxid oder dergleichen, versetzt werden kann. Im Reaktor wird das Abwasser vorrangig mit Luft-Sauerstoff bzw. mit dem Katalysator und/oder der organischen Säure zur Reaktion bzw. Oxidation gebracht, wobei organische Substanzen in dem Abwasser aufoxidiert werden.

Wird ohne den Reaktor 12b gearbeitet, was auch möglich ist, wird die Reinigung bzw. Entkeimung nachfolgender Verfahrensstufen etwas schwieriger, was insbesondere bei Umkehrosmose-Filtereinrichtungen eine Rolle spielen kann.

Die Grobreinigung erfolgt in einem Eindicker 24a sowie in dem Scheibenfilter 24b und/oder bei einer Mikroflotation zur Feststoffreduzierung auf ca. 100 mg/l. Die Filtration 12a kann durch einen Band-, einen Fließ-, einen Tuch-, oder einen Sandfilter vorgenommen werden, um eine Feststoffreduktion auf ca. 50 mg/l, bevorzugt maximal 80 mg/l vorgenommen werden. Derartige Filter werden auch als Polizeifilter bezeichnet. Der Reaktor 12b wird zur Fällung oder zum Aufoxidieren der in dem grob gereinigten Abwasser enthaltenen organischen Substanzen bevorzugt in erster Linie Luftsauerstoff verwendet, wobei die organischen Abwasserinhaltsstoffe zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert werden können. Um eine hinreichend schnelle Oxidationsreaktion und damit ein nicht übermäßig großes Reaktorvolumen des Reaktors 12b gewährleisten zu können, kann eine von der Menge der organischen Abfallstoffe in dem Abwasser abhängige Menge an Katalysator bzw. organi­ scher Säure zugeführt werden, wobei als Katalysator Peroxid, Eisenoxid oder dergleichen verwendet werden kann, wobei Peroxid bevorzugt wird. Die organische Säure kann in Form von Phosphorsäure oder Schwefelsäure bzw. vergleichbaren Säuren zugeführt werden.

Die in dem Reaktor 12b verwendeten Verfahrensparameter liegen bzgl. des pH-Wertes bei 2 bis 3 und vorzugsweise maximal 5. Das Abwasser wird bei einer Temperatur von 100 bis 130°C hinsichtlich der darin enthaltenen organischen Substanzen prozessiert. Die vorzugsweise verwandten Oxidationsdrücke liegen zwischen 1 und 5 bar, können jedoch aber auch darüber oder darunter liegen.

Während der Anlaufzeit, d. h. so lange der Reaktor nicht auf seiner Reaktionstemperatur ist, kann zur Erwärmung des Abwassers Dampf oder Strom herangezogen werden, bzw. können größere Mengen an Reaktionshilfsstoffen beigegeben werden, wie etwa größere Mengen an Katalysator, Luftsauerstoff oder dergleichen.

Sobald die Oxidationsreaktion im Reaktor 12b in einem optimierten Bereich liegt, kann die chemische Reaktion innerhalb des Reaktors über einen Wärmetauscher dazu verwendet werden, um das dem Reaktor 12b zuzuführende Abwasser zu heizen, um das Abwasser auf die erforderliche Reaktionstemperatur zu bringen. Hierdurch kann das zugeführte Abwasser ohne Fremdenergie nur durch die Energie des Oxidationsprozesses durch Wärmeentzug des Klarwassers aufgeheizt werden.

Sich durch die Reaktion im Reaktor 12b absetzende Stoffe können in dem Sedimat 12c aus dem vorgereinigten Abwasser entfernt werden, wobei übliche Technologien herangezogen werden, die dem Fachmann bekannt sind und folglich hier nicht weiter erörtert werden.

Das vorgereinigte Abwasser kann dann in der erfindungsgemäßen Reaktionseinrichtung 9 mit dem Komplexbildungszusatz behandelt werden.

Durch die Verwendung des Reaktors 12b wird der ansonsten anfallende Bioschlamm aufoxidiert und es bleiben lediglich Wasser, CO₂ sowie anorganische Stoffe zurück, die dem Abwasser auf vereinfachte Weise zu entnehmen sind.

Das ansonsten nachteiligerweise auftretende Fouling auf den Membranen nachfolgender Reinigungsstufen tritt nicht mehr auf, weil das vorgereinigte Wasser keimfrei ist. Es entsteht folglich keine Belastung nachfolgender Filtrations- bzw. Membranfiltrationsstufen mit biologischen Rückständen, die durch Bakterienwachstum aktiv sind, so dass längere Spülzyklen erforderlich oder möglich sind.

Später dann kann eine im Hinblick auf die Fig. 2 näher erläuterten Umkehrosmose bzw. Nanofiltration vorgenommen werden, wobei gelöste Substanzen wie CSB, BSB5, Farben, Salze, etc. in den einzelnen Stufen der Feinfiltration entfernt werden können. Dabei kann in der ersten Stufe ein Betriebsdruck zwischen 20 bis 60 bar, in der zweiten Stufe von 40 bis 120 bar und in der Endstufe von 80 bis 200 bar für die Membranfiltration bei der Umkehrosmose bzw. Nanofiltration herangezogen werden. Die Reststoffe sollten nach Beendigung des Verfahrens auf ein Minimum von weniger als 1% reduziert sein. Die CSB- und BSB5-Verunreinigungen werden durch das obige Verfahren bei geringstem Energieaufwand um 99% reduziert, was einen geschlossenen bzw. quasi-geschlossenen Kreislauf ermöglicht.

Die in der folgenden Tabelle aufgeführten Wirkungsgrade ergaben sich bei Reihenuntersu­ chungen, die unter Verwendung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt werden konnten.

Tabelle

Es ist auch möglich, die erfindungsgemäße Verfahrensweise, die jedenfalls die Oxidations­ reaktion mit dem Reaktor 12b umfasst, vorzunehmen, nachdem eine Grobreinigung des Abwassers mit den Einrichtungen 24a, 24b bzw. 42 vorgenommen worden ist, und eine Filtration mittels der Einrichtung 12a, etwa einem Polizeifilter, durchgeführt wurde, um dann zunächst eine Umkehrosmose mittels einer oder zwei Stufen vorzunehmen, um anschließend eine Fällungsstufe vorzusehen, wie sie beispielsweise in Fig. 2 in Form des Biologie- und/oder Flotationsabschnitts 20, 22 angedeutet ist. Anschließend kann eine weitere Umkehrosmose in Form einer Endstufe 18 (Fig. 2) vorgesehen sein, die zur Aufkonzentration der Reststoffe bei gering belasteten Abwässern bei einem Betriebsdruck von 80 bis 200 bar arbeitet.

Auch die hier zu erzielenden Wirkungsgrade entsprechen den in der voranstehenden Tabelle aufgeführten Werten.

In Fig. 2 ist der dargestellte Teil eines Wasserkreislaufs einer Fabrik allgemein und durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet worden, wobei der Bereich 12b funktionell in die Filtrationsstufe 12 aufgenommen ist, wo auch die Sedimentierung 12c vorgenommen werden kann.

Die Reaktionseinrichtung 9 gemäß der Fig. 1 und gemäß der Fig. 3 ist hier nicht dargestellt, kann aber auch hier vor der ersten Umkehrosmosestufe 14 angeordnet sein.

Der Erfindung entsprechend wird das Abwasser nach einer Vorbehandlung in einer Filtrationsstufe 12 und gegebenenfalls in den davor befindlichen Verfahrensstufen derart vorbehandelt, dass der Feststoffgehalt des Abwassers kleiner als 20 mg/l wird.

Bereits vor der Filtrationsstufe 12 oder danach, bevor das Abwasser in eine darauffolgende Filtrationseinrichtung 14, im vorliegenden Fall eine Membranfiltrationseinrichtung 14, eingeleitet wird, wird der pH-Wert des Abwassers auf einen Wert zwischen 2 und 11 eingestellt. Ebenfalls in dem Bereich vor der ersten der den weiteren Membranfil­ tereinrichtung 14 wird die Konzentrationsdichte an schädlichen an Ionen in dem Abwasser auf weniger als 10^-16 g/l begrenzt, wobei Bariumsulfat-Ionen jedenfalls auf ≦ 10^-10 g/l und Kalziumsulfat-Ionen auf ≦ 10^-5 g/l Abwasser eingestellt werden sollten. Dieses geschieht beispielsweise durch Oxidation über Belüftung, Sauerstoff etc., Fällungsmittel, Aluminium­ sulfat, Polyaluminiumchlorid, Kalkmilch, kathodische Abscheidung von Edelmetall und Metallionen. Die anodische Oxidation dient zum Abscheiden von Cyanid, Nitrat, Chlorid etc. Auf diese Weise können Metallionen durch Reduktion zum entsprechenden Metall abgeschieden werden.

Fig. 2 ist zu entnehmen, dass vor der ersten Filtrationsstufe 14 beispielsweise mittels Umkehrosmose, Messeinrichtung (F1, I1) vorgesehen sind, wobei diese Bezugszeichen, wie auch das Bezugszeichen I2, die Möglichkeit einbeziehen, mit den obigen Fällungsmitteln den Feststoffgehalt (F1) und/oder die Konzentration an Ionen zu beeinflussen bzw. ein­ zustellen. Die Konzentration an Ionen kann auch noch vor der Hochdruckstufe bei I2 eingestellt werden, da die Bestandteile des auf konzentrierten Abwassers die Filterstruktur zusetzen könnten.

Der Feststoffgehalt wird wenigstens vor der ersten Stufe 14 so eingestellt, dass die nachfol­ genden Stufen ohne weitere Messung betrieben werden können.

Die Ionenkonzentration ist für die nachfolgenden Stufen auf Grund der Ausbeute ebenfalls berechenbar. Nach einer möglichen Fällung, die vor jeder Stufe durchgeführt werden kann, sollte eine Ionenmessung durchgeführt werden.

Auch ist es möglich, den Ionengehalt des Abwasser dadurch zu reduzieren, dass Wasser zugesetzt wird, das einen geringen Ionengehalt aufweist.

Das derart vorbereitete Abwasser bzw. ein Abwasser mit diesen Werten, wird der ersten Membranstufe 14 zugeführt.

In der ersten Membranfilterstufe 14 wird das Abwasser unter Druck durch Flachmembranen hindurchgepresst. Versuche haben ergeben, dass sich Flachmembranen äußerst vorteilhaft für diese Art von Filtration einsetzen lassen. Die ebenfalls verfügbaren Spiral- bzw. Rohrmembranen eignen sich weit weniger für das erfindungsgemäße Verfahren, da sich für die gewünschten Reinigungszwecke in der Praxis kaum oder gar nicht umsetzbare Filteranordnungen ergeben würden. Darüber hinaus benötigen diese wenig geeigneten Membranfilter aufgrund der großen Querschnitte sehr kurze Spülzyklen. Die Filtration im Abwasserkreislauf muss sehr häufig unterbrochen werden, um mittels großer Mengen an Spülflüssigkeit die Membranwände freizuspülen.

Zu der ersten Filtrationsstufe, die bevorzugt aus Flachmembranen aufgebaut ist, gehört auch eine 1A-Stufe. Bei dieser Lösung wird die 1. Stufe mit der 3fachen Permeatmenge, die 1A- Stufe mit der 2fachen Permeatmenge angeströmt somit wird ein hoher Spüleffekt und damit verbunden eine hohe Membranstandzeit bei geringem Energiebedarf und Anlagenkosten erzielt.

Das aus der ersten Filtrationsstufe 14 abgeführte Permeat bzw. Filtrat kann zu einer Sammelstufe 28 geführt werden, wo das Permeat aus einer bzw. mehreren Filtrationsstufen 14, 16, 18 gesammelt werden kann, um mit geringen Mengen Frischwasser versetzt zu werden. Die Flüssigkeit, die das Permeat und das Frischwasser enthält, wird anschließend wieder dem Produktionsprozess, etwa in der Papierindustrie, zugeführt.

Das in der ersten Membranfiltereinrichtung 14 aufkonzentrierte Abwasser wird einer nachfolgenden Membranfiltrationsstufe 16 zugeführt, wo im Prinzip gegebenenfalls unter einem etwa höheren Druck das Abwasser in gleicher Weise durch Flachmembranfilter aufkonzentriert wird, wobei gleichzeitig wieder ein Permeat abgeführt wird, das der Sammeleinrichtung 28 zugeführt wird. In der zu der Membranfiltrationsstufe 16 gehörigen 2A-Stufe laufen prinzipiell die gleichen verfahrenstechnischen Schritte ab, wie in der zu dem Membranfilter 14 gehörigen Stufe. Lediglich der Rohwasserdruck ist aufgrund der höheren Konzentration gegenüber der 1. Stufe höher.

Das nach der Membranfiltrationseinrichtung 16 anfallende Konzentrat ist bereits relativ stark aufkonzentriert und kann deshalb einer Zwischenbehandlung unterzogen werden. Hier kommen beispielsweise entweder ein Flotationsvorgang möglicherweise mit Fällung, Absorption etc. in einer entsprechenden Einrichtung 22 oder eine biologische Behandlung in einer entsprechenden Einrichtung 20 infrage. Beide Vorgänge können auch in Kombination durchgeführt werden. In diesen beiden Einrichtungen 20, 22 können durch die hohe Konzentration gelöste Feststoffe dazu neigen, auszufällen und können auf diese Weise beispielsweise in der Einrichtung 22 aus dem aufkonzentrierten Abwasser entfernt werden. In der Biologieeinrichtung 20 können beispielsweise mittels Sauerstoffzufuhr oder ver­ gleichbaren Maßnahmen weitere Reinigungsprozesse vorgenommen werden.

Die Reinigungsstufen 20 und 22 sind je nach Rohwasserbeschaffenheit auch nach der 1. oder 3. Filtrationsstufe einsetzbar. Durch die Reinigungsstufen 20 und 22 werden die nachgeschalteten Filtrationsstufen erheblich entlastet und dadurch die Membranstandzeit beträchtlich erhöht. Des weiteren wird je nach Rohwasserbeschaffenheit der Betrieb weiterer Filtrationsstufen erst ermöglicht.

Die aus den Einrichtungen 20, 22 abgeführten Abfallstoffe können beispielsweise in einer nachfolgenden Anlage zur Reststoffeindickung weiterbehandelt werden.

Das durch die Einrichtungen 20, 22 behandelte Abwasser kann einer weiteren Mem­ branfiltereinrichtung 18 zugeführt werden, die aufgrund der hohen Konzentration von Schadstoffen als Hochdruckstufe ausgeführt sein kann. Hier werden Drücke bis zu 120 bar verwendet, um die erforderliche Durchsatzleistung zu erzielen. Das in dieser Einrichtung 18 anfallende Permeat wird ebenfalls zu der Permeatsammeleinrichtung 28 geleitet, von wo aus das mit Frischwasser angereicherte Permeat wieder in den Kreislauf zurückgelangen kann.

Das aus der Membranfiltereinrichtung 18 abgeleitete weiter aufkonzentrierte Abwasser kann anschließend in einem Reststoffverarbeitungszweig 26 weiterbehandelt werden. Dabei können zumindest Teile des Konzentrats eingedampft werden, wobei das Kondensat ebenfalls in die Permeatsammeleinrichtung 28 zurückgeleitet wird. Die nach dem Ein­ dampfen zurückbleibenden Reststoffe können beispielsweise einer thermischen Verwertung zugeführt werden. Andere Teile des aus der Membranfiltereinrichtung 18 abgeleiteten Konzentrats können beispielsweise durch Adsorption oder Fällung oder Kombinationen davon weiter eingedickt werden. Die dabei anfallenden Reststoffe werden erfindungsgemäß nicht getrocknet, sondern sogleich einer thermischen Verwertung 11 zugeführt. Dabei kann gegebenenfalls auch die Eindampfung von Kondensat entfallen, insbesondere, wenn die der thermischen Verwertung 11 insgesamt zugeführten Reststoffe eine hinreichend effektive bzw. wirtschaftliche Verbrennung zulassen, das heißt, wenn der Reststoffgehalt 20% Trockenmasse mit ausreichendem Brennwert enthält.

Für die verschiedenen Membranfiltereinrichtung 14, 16, 18 gemäß Fig. 2 kommen die im folgenden aufgeführten Spezifikationen in Betracht:

Erste Membranfiltereinrichtung 14

Die Einrichtung 14 wandelt ca. 50 bis 80% je nach Anlagenaufbau 1 Stufe 30% 1A-Stufe 50% Σ 75% des zugeführten Abwassers in Permeat um. Der Betriebsdruck liegt zwischen 15 und 65 bar und wird im Durchschnitt etwa 25-60 bar betragen. Die Durchsatzleistung einer typischen Anordnung aus Flachmembranen für die Einrichtung 14 beträgt 180 bis 250 l pro Stunde und Modul, wobei zu bedenken ist, dass zu einer entsprechenden Einrichtung 14 eine Vielzahl von einzelnen Modulen mit dieser Durchsatzleistung gehören. Der Flux beträgt etwa 24 bis 33 l, max. 45 l pro Quadratmeter und Stunde. Der Leitwert des Permeats beträgt 15 bis 35, max. 80 µS/cm bei einem Leitwert im Zulauf der Einrichtung 14 von bis zu 15.000 µS/cm. Die Membranstandzeit unter diesen Spezifikationen beträgt etwa 3 Jahre. Die Betriebszeit zwischen den Spülintervallen beträgt etwa 50 bis 120 Stunden.

Zweite Membranfiltereinrichtung 16

In der zweiten Einrichtung 16 wird ebenfalls etwa 50 bis 80% je nach Anlagenaufbau 2 Stufen 30% 2A-Stufe 50%-75% des zugeführten Konzentrats bzw. aufkonzentrierten Abwassers in Permeat umgewandelt. Dies erfolgt bei einem Betriebsdruck von etwa 25 bis 65 bar (35-110) und im Durchschnitt etwa 42,5 bar. Die Durchsatzleistung liegt, wie auch bei der ersten Stufe bei etwa 180 bis 250 l pro Stunde je Modul aus einzelnen Flachmembranfiltern. Der Flux beträgt 24 bis 33 l max. 60 l pro Quadratmeter und Stunde. Der Leitwert des Permeats beträgt 20 bis 40 max. 180 µS/cm bei einem Leitwert im Zulauf des zugeleiteten Konzentrats von maximal 15.000 µS/cm. Auch hier beträgt die Standzeit einer Membran ca. 3 Jahre (möglich 3-5 Jahre). Die Betriebszeit zwischen den Spülintervallen beträgt etwa 40 bis 90 Stunden.

Dritte Membranfiltereinrichtung 18

Die als Hochdruckstufe ausgebildete dritte Membranfiltereinrichtung 18 vermag 50 bis 95% des zugeführten Abwassers bzw. Konzentrats als Permeat abzuscheiden. Der Betriebsdruck kann etwa 60 bis 120 bar (80-200) betragen. Auch hier beträgt die Durchsatzleistung pro Anordnung bzw. Modul aus einzelnen Flachmembranen etwa 90 bis 250 l/Stunde. Der Flux beträgt etwa 12 bis 33 l pro Quadratmeter und Stunde. Der Leitwert des Permeats liegt etwa zwischen 30 und 150 µS/cm und maximal bei ca. 200 µS/cm. Die Betriebszeit zwischen den einzelnen Spülintervallen liegt zwischen 30 und 90 Stunden. Der Leitwert im Zulauf liegt bei maximal 20.000 µS/cm. Die Membranstandzeit liegt zwischen etwa 2 und maximal 5 Jahren.

Die gemäß der Fig. 2 vorzunehmende Verfahrensführung ergibt neben einem wiederverwertbaren Permeat, das mit geringen Mengen von Frischwasser anzureichern ist, Reststoffe, die der thermischen Verwertung 11 zugeführt werden, ohne dass eine Trocknung zwischengeschaltet werden muss.

Gemäß den Figuren werden also eine Vielzahl von einzelnen Modulen mit Flach­ membranfiltern, die pro Modul insgesamt beispielsweise eine Fläche von 7,6 qm aufweisen, eingesetzt, um in industriellen Größenordnungen, beispielsweise in einer Papierfabrik, eingesetzt werden zu können. Bedenkt man, dass beispielsweise für weißes Papier ca. 10 l Wasser pro kg Papier und für braunes Packpapier ca. 5 bis 8 l Wasser pro kg Papier erforderlich sind, so bedeutet die Reduzierung der Frischwasserzufuhr auf 1,5 bis 2 l pro kg Papier eine große Einsparung an Frischwasser. Bei höherwertigen Papieren, die darüber hinaus noch gestrichen werden, ergeben sich noch weit größere Einsparungen.

Die Kreislaufeinengung bis zur vollkommenen Schließung durch Entsalzung und Entkeimung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Reststoffentsorgung eröffnet umwelttechnisch optimistische Aussichten, da Abwasser vermieden werden kann und die Zufuhr von Frischwasser stark begrenzt wird. Die CSB-Reduzierung ist bis zu 99% möglich und darüber hinaus können die Hilfsstoffe zur Wasserreinigung ganz enorm eingeschränkt werden. Die Reststoffentsorgung wird sehr vereinfacht, da keine Trocknung erforderlich ist. Das Umlaufvolumen innerhalb des Kreislaufs einer Fabrik, beispielsweise für Papier, kann stark eingeengt werden. Anaerobe Zustände in Pufferbehältern, in denen nur gereinigtes Permeat zwischengelagert wird, können vermieden werden.

Wie oben bereits aufgezeigt, können anstelle der Membranfiltereinrichtungen 14, 16, 18, die aus modularen Flachmembranen in Disctubetechnik mit freien und selbstreinigenden Kanälen gebildet sein können, auch Nanofiltereinrichtungen verwendet werden.

In Fig. 3 ist eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der auch Abwässer mit geringer Kontamination prozessiert werden können.

Dabei wird bis zur Filtrationsstufe 12a zunächst wie gemäß Fig. 1 vorgegangen, wobei die weniger verschmutzten Abwässer zunächst in einer ersten Umkehrosmosestufe 14 (auch eine Nanofiltrationsstufe kann hier verwendet werden) aufkonzentriert werden. Bereits vor der Stufe 14 kann die Reaktionseinrichtung 9 vorgesehen sein, falls dies das Abwasser bzw. die Membranen der Stufe 14 erfordern.

Anschließend kann, wie bei der Beschreibung der Verfahrensweise nach Fig. 1 erläutert, vorgegangen werden. Sodann werden Fest- und Schwebstoffe im Sedimat 12c aus dem vorgereinigten Abwasser entfernt und das vorgereinigte Abwasser wird über eine Wärme­ rückgewinnungsstufe WR (s. auch Fig. 1) zu der nächsten Feinreinigungsstufe 16 bzw. 18 geleitet, wo das vorgereinigte Abwasser weiter gereinigt wird, wie es bezüglich der vorangehenden Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 3 bereits erläutert worden ist.

Hinter dem Sedimat 12c und vor den Stufen 16, 18 ist spätestens die Reaktionseinrichtung 9 anzuordnen, um Calcium daran zu hindern, eine Verbindung mit Sulfat einzugehen, die dann die Membranen der Stufe 16, 18 verblocken könnte.

Dabei kann auch hier die Grobreinigung durch einen Scheibenfilter bzw. durch Mikroflota­ tion zur Feststoffreduzierung auf ca. 100 mg/l, durchgeführt werden. Eine Filtrationsstufe 12a, die mittels einem Polizeifilter, also beispielsweise einem Band- oder Fließfilter, durchgeführt werden. Die Umkehrosmose mit der Stufe 14 zur Aufkonzentration der Reststoffe bei gering belasteten Abwässern kann in einer mindestens zweistufigen Anlage zu einer Gesamtausbeute von ca. 99% Permeat führen.

Das danach verbleibende Abwasser kann zum Aufoxidieren aller organischen Substanzen in den Reaktor 12b eingeleitet werden, wobei vor oder im Rektor der bereits erläuterte Katalysator zugesetzt werden kann, während eine organische Säure bereits vor der ersten Stufe der Umkehrosmose 14 zugesetzt werden sollte. Auch hier kann der Reaktor 12b erübrigt werden, insbesondere, wenn der Brennwert der Reststoffe ansonsten durch dessen Einsatz zu sehr beeinträchtigt wird.

Das den Reaktor 12b verlassende Abwasser kann nach dem Durchlauf durch den Sedimat 12c und die Wärmerückgewinnung WR einer weiteren Umkehrosmosestufe zugeführt werden, die bei Betriebsdrucken zwischen 80 und 200 bar arbeitet.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise lassen sich die Reduktion von CSB, Lignin, Stärke, Kleber, Bindemittel, Stickies und sonstigen organischen Sub­ stanzen um bis zu 98% bewerkstelligen. Auch Farben, die biologisch nicht abbaubar sind, lassen sich weitgehend entfernen. Calciumkarbonat kann oxidiert werden. Keime im Abwasser werden beseitigt.

Es bleiben lediglich anorganische Substanzen zurück, die sich beispielsweise durch Umkehrosmose weitgehendst entfernen lassen.

Gemäß der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ist es möglich, eine ansonsten erforderlich Vorfiltration, beispielsweise Mf-Uf wegfallen zu lassen, da störende oxidierbare Substanzen bei der Oxidationsreaktion abgebaut worden sind. Die Membranfiltration kann mit einem hohen Durchsatz und geringen Fehlzeiten durchgeführt werden, da Bakterien wie auch Nährsubstanzen für Bakterien im Abwasser durch Oxidation zerstört worden sind. Die Reinigung der Membranen ist relativ einfach, da keine organischen Substanzen vorhanden sind, die die Membran im ungünstigen Falle durchwachsen könnten.

Bei einer geringen Wasserbelastung, wie bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 3, kann die Verfahrensführung derart sein, dass die Membranfiltration im Vollstrom betrieben wird und das Konzentrat aus der Filtration in der Reaktorstufe 12b nachbehandelt wird.

Die dargestellten Abwasserreinigungsverfahren ermöglichen es, dass zur umweltfreundlichen und kostengünstigen Aufbereitung von hochbelasteten farbigen und nichtfarbigen Ab- und Kreislaufwässern bis 20000 mg CSB pro Liter Wasser herangezogen werden kann.

Dabei können natürliche und synthetische Farbstoffe, organische Öle und Fette, Disper­ giermittel und Emulsionen und natürlich sowie synthetische Polymere überraschend weitgehend entfernt werden, ohne die Stufen eines Umkehrosmoseprozesses oder eines Nanofiltrationsprozesses übermäßig zu belasten. Ein abwasserfreier Betrieb kann hierdurch ermöglich werden. Es können bis zu 50% der Reinigungschemikalien eingespart werden und eine Steigerung des Durchsatzes kann bei höherer Wasserqualität und verbesserter Reproduzierbarkeit gewährleistet werden. Dies geht mit einer Verbesserung der Re­ produzierbarkeit und Kostensenkungen einher, wobei die Ökobilanz wesentlich verbessert wird und die Unternehmen unabhängig von Umweltauflagen werben.

Erfindungsgemäß können die Reststoffe ohne Trocknung beseitigt werden, indem eine kostengünstige thermische Verwertung erfolgt. Der Anlagenaufwand für die Trocknungsanlagen kann erübrigt werden und dementsprechend kann der Energieaufwand überraschend auf ca. 50 bis 60% und/oder mehr dessen verringert werden, der herkömmlicherweise für die Reststoffbeseitigung nötig ist.

Die voranstehenden Vorteile lassen sich auch in einem kontinuierlichen Betrieb bei einer Belastung im Zulauf von 0 bis 150 mg/l an Abfallstoffen erzielen, wobei der CSB bezogen auf den Sauerstoffbedarf in einem Verhältnis von 1 : 6 bis 1 : 12 liegt. Eine Verweilzeit von bis 45 Minuten im Reaktor 12b bei einer Norm-Verweilzeit von 15 bis 20 Minuten für das Abwasser ist erforderlich. Die Abbaurate der Abfallstoffe kann zu 70% über Luft- Sauerstoff und zu 30% über Katalysator bewerkstelligt werden. Die Konzentration der organischen Reststoffe im Sedimat 12c beträgt 2 bis 3% TS.

Das Verfahren ermöglicht

• a) die Reduzierung des
  • - Frischwasserbedarfs von 5-13 l/kg auf 1,5-2 l/kg
  • - Abwasseranfalls von 5-12 l/kg auf 0,0 l/kg
  • - Reststoffanfalls von 5-20% auf 1-2%
  • - thermischem Energiebedarfs von 100% auf 70-80%
  • - Biocidbedarfs von 100% auf 0-20%.
• b) Die Steigerung der Produktion um ca. 5-13%. Dies geschieht durch die Rückhaltung der Wärmeenergie im Kreislauf und die damit verbundene Temperaturerhöhung. Eine Steigerung der Kreislauftemperatur um ca. 10°C bewirkt eine Produktionssteigerung von 7-10%.

Claims (40)

1. Verfahren zur Aufbereitung von belastetem Wasser, insbesondere Produktionswasser bzw. Abwässern in einem bevorzugt mindestens teilweise geschlossenen Kreislauf, vorzugsweise für die Papierindustrie, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• a) das belastete Wasser bzw. Abwasser wird bis auf einen Gehalt von wenig­ stens ≧ 20% Trockenstoffen bzw. Reststoffen aufkonzentriert, wobei eine Reinigung des belasteten Wassers bzw. Abwasser und ein Reststoffkonzentrat anfällt;
• b) das gereinigte Wasser (Permeat) wird zur weiteren Verwendung geleitet bzw. rückgeführt;
• c) das auf wenigstens 20% aufkonzentrierte Reststoffkonzentrat wird wenig­ stens im wesentlichen ohne separate Trocknung verbrannt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Brennwert des Reststoffkonzentrats nicht ausreicht, um eine kontinuierliche Verbrennung auf­ rechtzuerhalten, Energie zugeführt wird, um die Verbrennung zu stützen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass fossiler Brenn­ stoff, Mikrowellenenergie oder dergleichen als Energie zur Verbrennungsunterstüt­ zung zugeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbrennung im wesentlichen reiner Sauerstoff zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennung bei Temperaturen oberhalb von ca. 800°C durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser bzw. Abwasser, das im Verlauf des Schrittes 1a) von einer üblichen Vorreinigung, wie beispielsweise Mikroflotation und/oder Scheibenfilter kommt, einer Fällungs­ reaktion derart unterzogen wird, dass ein Feststoffgehalt von < 20 mg/l, ein Ba­ riumsulfationengehalt von max. 10^-9 und ein Kalziumsulfatgehalt von max. 5 × 10^-4 erreicht wird, und das so behandelte Wasser bzw. Abwasser wird einer mehrstufigen Umkehrosmose unterzogen bzw. einer Nanofiltereinrichtung zugeführt, wobei das Konzentrat der ersten Umkehrosmoseeinrichtung wenigstens einer weiteren Umkehrosmoseeinrichtung (16, 18) mit einem Druck zugeführt wird, der höher ist als der Druck der jeweils vorangehenden Umkehrosmoseeinrichtung (14).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an anderen Ionen, insbesondere Schwermetallionen und Sulfationen, auf weniger als etwa 10^-17, vorzugsweise weniger als etwa 10^-16 g/l Ionen eingestellt wird, vorzugsweise, indem aus dem Abwasser bzw. belasteten Wasser Ionen ausgefällt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Abwas­ sers an bzw. vor der Membranfiltereinrichtung auf ca. 10 bis 180 bar, vorzugsweise 30 bis 120 bar eingestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Umkehrosmose eine zusätzliche Filtration mit einer Filtereinrichtung vorgenommen wird, vorzugsweise mit einem Scheibenfilter und/oder einem Mikrofilter und/oder durch eine Nanofiltereinrichtung und/oder durch eine Mikroflotation und/oder durch ein Sandfilter.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf des Verfahrens, aber zumindest vor der Umkehrosmose der Eisensulfatge­ halt bis zur Flockungsgrenze verringert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Filtereinrichtung abgeführte Permeat bzw. gefilterte Wasser (Permeat) in den Kreislauf einer Anlage zurückgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass etwa im Abwasser vorhandenes freies Chlor vor der Umkehrosmose entfernt bzw. gebunden wird und/oder dass Chloride weitgehend, zumindest aber bis weniger als 2 bis 3% reduziert werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Konzentrat zumindest teilweise abgeleitet wird und durch Zufuhr von Energie, etwa über die Verdampfung von Restwasser, eingedickt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das verdampfte Restwasser kondensiert und dem Permeat zugeleitet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtungen für die Umkehrosmoseeinrichtung, vorzugsweise Flachmembran­ filtereinrichtungen, in bestimmten Zeitintervallen, vorzugsweise alle 20 bis 200 Stunden, insbesondere alle 30 bis 140 Stunden, mit Permeat bzw. reinem oder gereinigtem Wasser und/oder Reinigungsmittel unter einem Druck von etwa 2 bis 15 bar, gegebenenfalls bis zum Druck des Abwassers, durchströmt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Permeat mit geringen Mengen Frischwasser versetzt wird, um im Kreislauf auftretende Ver­ dampfungsverluste auszugleichen.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Konzentrat, das aus einer und vorzugsweise der letzten Membranfiltereinrichtung abgeleitet wird, zumindest teilweise einem Entsorgungsschritt (26) zugeleitet wird, der physikalisch und/oder chemisch abläuft, vorzugsweise eine Adsorptionsstufe und/oder eine Fällungsstufe bzw. eine Eindickungsstufe aufweist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwi­ schen den Umkehrosmosestufen eine weitere Fällungsreaktion durchgeführt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• a) das belastete Wasser bzw. Abwasser wird bis auf einen Gehalt von < 200 mg/l, vorzugsweise 0 bis 150 mg/l Feststoffen grobgereinigt, wobei bevor­ zugt das von einer üblichen Vorreinigung, wie beispielsweise Mikroflotation und/oder Scheibenfilter, kommende Abwasser einer Fällungsreaktion derart unterzogen wird, daß ein Feststoffgehalt von < 20 mg/l, ein Bariumsulfa­ tionengehalt von max. 10^-9 und ein Kalziumsulfatgehalt von max. 5 × 10^-4 erreicht wird;
• b) das grobgereinigte Wasser bzw. Abwasser wird auf eine Temperatur von ca. 70 bis 160°C, vorzugsweise etwa 100 bis ca. 130°C aufgeheizt;
• c) das grobgereinigte Wasser bzw. Abwasser wird einem Reaktionsraum zugeführt, in dem eine Oxidation vorgenommen wird;
• d) mit dem vorgereinigten Abwasser wird nachfolgend mindestens eine Mem­ branfiltereinrichtung (14, 16, 18) bzw. Nanofiltereinrichtung angeströmt, bzw. das Abwasser wird anderweitig gereinigt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das grobgereinigte Wasser bzw. Abwasser in seinem pH-Wert auf einen Wert bis zu ca. 6,5, vorzugs­ weise 2 bis 3, eingestellt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das gemäß Schritt 19a) behandelte Abwasser dann einer mehrstufigen Umkehrosmose unterzogen wird, wobei das Konzentrat der ersten Umkehrosmoseeinrichtung wenigstens einer weiteren Umkehrosmoseeinrichtung (16, 18) mit einem Druck zugeführt wird, der höher ist als der Druck der jeweils vorangehenden Filter- bzw. Umkehrosmoseeinrichtung (14).

22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidation des grobgereinigten Wassers mit einem Oxidationsmittel, vorrangig Luft-Sauerstoff, bei einer Temperatur gemäß Schritt 19c) vorgenommen wird, wobei bevorzugt ein Katalysator zugesetzt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in den Reaktionsraum als Oxidationsmittel Stoffe wie etwa Peroxid, Eisenoxid, und/oder dgl. bzw. als Katalysator organische Säuren, wie etwa Phosphorsäure, Schwefelsäure oder dgl. dem grobgereinigten Wasser zugesetzt werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Reaktionsraum ein Druck von 1 bis 15 bar, bevorzugt von 1 bis 5 bar einge­ stellt wird, wobei insbesondere die Energie zur Erhitzung des Abwassers durch die Reaktionswärme vorzugsweise über eine Wärmerückgewinnungsanlage aufgebracht wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasser vor dem Schritt 19a) bspw. durch eine Umkehrosmose und/oder Nanofil­ tration vorkonzentriert wird, wenn eine geringe Feststoffkonzentration im Abwasser von bspw. 10 mg/l vorliegt.

26. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Abwassers an bzw. vor der Membranfiltereinrichtung auf ca. 10 bis 180 bar, vorzugsweise 30 bis 120 bar eingestellt wird, bzw. dass der Druck des Abwassers an bzw. vor einer angeordneten Nanofiltereinrichtung auf ca. 15 bis 60 bar eingestellt wird.

27. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf der Schritte 19a) bis 19c) bzw. zumindest vor Schritt 19d) der Eisensulfatgehalt bis zur Flockungsgrenze verringert wird.

28. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Filtereinrichtung abgeführte Permeat bzw. gefilterte Wasser in den Kreislauf einer Anlage zurückgeführt wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Filter- bzw. Umkehrosmosestufen eine weitere Fällungsreaktion und/oder Oxidation durchgeführt wird.

30. Anordnung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 29 zur Aufbereitung von belastetem Wasser, insbesondere Produktionswas­ ser bzw. Abwässern in einem teilweise bevorzugt geschlossenen Kreislauf, vorzugs­ weise für die Papierindustrie, dadurch gekennzeichnet, dass

• a) ein Vorreinigungsabschnitt (24a, 24b, 42, 12a) vorgesehen ist, um das belas­ tete Wasser für eine Feinreinigung vorzubereiten, wobei Reststoffe abgeleitet werden;
• b) ein Feinreinigungsabschnitt (14, 16, 18) vorgesehen ist, um das vorgereinig­ te, belastete Wasser von verbliebenen Reststoffen im wesentlichen zu befrei­ en;
• c) ein Abschnitt (11) zur thermischen Verwertung, indem die auf ≧ 20% ange­ reicherten Feststoffe in Wasser bzw. Flüssigkeit befindlich verbrannt werden.

31. Anordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (11) zur thermischen Verwertung eine Energiezufuhreinrichtung aufweist, um die Verbren­ nung zu stützen.

32. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konzentrat in einer Brennkammer mit Hilfsenergie verbrannt wird.

33. Verfahren nach einem der vorangehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konzentrat in einem Wirbelschichtofen oder einem Drehrohrofen etc. unter Zuführung von Hilfsenergie verbannt wird.

34. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konzentrat zusammen mit übrigen Reststoffen aus der Produktion und Altpapieraufbereitung je nach Brennwert mit oder ohne Hilfsenergie verbrannt wird.

35. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Energie aus der Verbrennung über einen Abhitzekessel gewonnen wird und zur Dampferzeugung verwendet wird.

36. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Produktionprozess einer z. B. Papierfabrik nahezu vollkommen geschlossen wird.

37. Verfahren zur Aufbereitung von belastetem Wasser, insbesondere Produktionswasser bzw. Abwässern in einem bevorzugt mindestens teilweise geschlossenen Kreislauf, vorzugsweise für die Papierindustrie, wobei das belastete Wasser, das Calcium enthält, bevorzugt nach einer Vorbehandlung wenigsten einer Membranfiltereinrichtung bzw. Umkehrosmosefiltereinrchtung oder dgl. zugeführt wird, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: das bevorzugt vorbehandelte, belastete Wasser wird mit einem Zusatz versetzt, der mit dem Calcium eine Verbindung eingeht, bzw. einen Komplex bildet.

38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vorbehandlung Flockungs- bzw. Fällungsmittel zugesetzt werden und Sedimate mittels einer Filtereinrichtung entfernt werden.

39. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser bei Temperaturen von ca. 40°C bis etwa 70°C, insbesondere 45 bis 60°C mit einer thermophilen Biologie behandelt wird.

40. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 39, gekennzeichnet durch die Merkmale wenigstens einer der Patentansprüche 1 bis 36.