DE19544336A1

DE19544336A1 - Verfahren zur Aufbereitung von Brüdenkondensat mittels Umkehrosmosemembranen

Info

Publication number: DE19544336A1
Application number: DE19544336A
Authority: DE
Inventors: Horst Chmiel; Valko Mavrov; Martin Kaschek; Armin Faehnrich
Original assignee: UPT GES fur UMWELTKOMPATIBLE
Current assignee: UPT GES fur UMWELTKOMPATIBLE
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1996-06-27
Also published as: DE4442393C1; WO1996016905A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufberei tung von Abwasser mit niedermolekularen organischen Ver bindungen, wie beispielsweise von Brüdenkondensat.

Stand der Technik

Beim Kochen der Würze in einer Brauerei werden ca. 8-15% der Ausschlagwürze eingedampft. Dieser Dampf (Brüden) ist in der Vergangenheit über Dach weggelassen worden. Da der Brüden starke Geruchsemissionen verursacht, ist man seit einiger Zeit verstärkt dazu übergegangen, den Brüden zur Emissionsminderung zu kondensieren und als Abwasser in die betriebliche Kanalisation einzuleiten. Die Einleitung als Abwasser ist erforderlich, da das Brüdenkondensat mit organischen Verbindungen verunreinigt ist.

Bei der Kondensation des Brüden läßt sich eine bessere Energieausnutzung dadurch erreichen, daß der Brüden zu nächst mechanisch verdichtet (Brüdenverdichtung) und an schließend in einem Wärmetauscher kondensiert wird. Die dabei abgegebene Wärme wird zum Kochen der Würze ver wendet.

Das Brüdenkondensat fällt mit einem konstanten Volumen strom während des gesamten Kochvorgangs an. Es ist prak tisch frei von anorganischen Komponenten (Salzen) und besitzt einen während des Kochens sich zeitlich ändernden und insbesondere abnehmenden chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) von 800-350 mg O2/l. Die Temperatur nach dem vorste hend genannten Wärmetauscher zur Restwärmenutzung beträgt 30-35°C. Damit geht neben der Wassermenge auch eine er hebliche Energiemenge ungenutzt ins Abwasser und bereitet hier vor allem wegen der hohen Temperatur Probleme.

In einem in der Brauwelt Nr. 28 (1991), S. 1212-1218 er schienenen Artikel von R. Meyer-Pittroff, Weihenstephan) werden die organischen Inhaltsstoffe des Brüden mit Ester, Ketone, Terpene, Alkohole, Aldehyde, Furane, und Alkane angegeben Desweiteren wird das beim Kochvorgang entste hende DMS (Dimethylsulfid) als bedenkliche Komponente genannt. Im Kondensat, welches frei von suspendierten Teilchen ist, liegen die organischen Inhaltsstoffe in gelöster Form vor.

Die organischen Komponenten im Brüdenkondensat verursachen einen sehr bitteren Geschmack und einen unangenehmen Ge ruch. Aus diesem Grund kann das Brüdenkondensat nicht im Kochprozeß wiederverwendet werden.

Abwässer mit einer ähnlichen Zusammensetzung wie vorste hend für Brüdenkondensat angegeben fallen auch in anderen Produktionsprozessen, beispielsweise bei der Lebensmittel herstellung und insbesondere bei der Käseherstellung oder beim "Duschen und Kühlen von Wurst" an. Das sog. Wurst duschen dient zur Abkühlung der Würste nach dem Räuchern und Kochen. Bei diesem Vorgang gehen geringe Mengen an Verunreinigungen von der Wursthaut in das zur Kühlung benutzte Wasser, so daß dieses in der Lebensmittelin dustrie nicht weiterverwendet werden kann.

Auch im Bereich der Entsorgung können Abwässer mit einer Verunreinigung ähnlich der von Brüdenkondensaten anfallen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Abwasser mit niedermolekularen orga nischen Verbindungen, wie beispielsweise von Brüdenkonden sat, anzugeben, durch das das Abwasser so gereinigt werden kann, daß es zumindest zum größten Teil wiederverwendet werden kann.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im An spruch 1 angegeben. Erfindungsgemäß wird das Abwasser über eine Membran und insbesondere eine Löslichkeitsmembran mit einer molekularen Trenngrenze gegen organische Stoffe, die kleiner als 500 Dalton ist, geleitet. Das Permeat wird wiederverwendet, während das Retentat entsorgt wird.

Als Löslichkeitsmembran kann eine Umkehrosmosemembran oder eine Pervaporationsmembran verwendet werden. Der Begriff Umkehrosmosemembran schließt dabei auch die im angelsäch sischen Sprachgebrauch als "loose reverse osmosis"-Mem brane bezeichneten Membrane ein, die im deutschen Sprach gebrauch als Nanofiltrationsmembrane bezeichnet werden.

Der Rückhalt der organischen Stoffe ist vom Trennverhalten der eingesetzten Membran abhängig:
Umkehrosmosemembranen und Permeationsmembranen trennen die organischen Stoffe nach dem Lösungs-Diffusions-Prinzip. Der Rückhalt hängt hier für die einzelnen organischen Stoffe von der Löslichkeit und der Diffusion in der Mem bran ab. Die sogenannten "loose reverse osmosis-Membranen" (Nanofiltrationsmembranen) halten die organischen Stoffe zusätzlich aufgrund ihrer Oberflächenladungen zurück. Die Trenngrenze der Membran wird von der Ladung und dem Molekulargewicht der organischen Stoffe bestimmt.

Bei der Behandlung von Abwässern, wie sie bei der Herstel lung von Lebensmitteln anfallen (Anspruch 2), also bei spielsweise des bereits erwähnten Brüdenkondensats oder von bei der Käseherstellung anfallendem Abwasser, werden mit Membranen mit einer Trenngrenze von 500 Dalton, wie sie für "loose reverse osmosis-Membranen" typisch ist, nur CSB-Rückhalte bis ca. 38% erreicht.

Mit Membranen, deren Trenngrenze bei 200 Dalton liegt, und insbesondere mit Umkehrosmosemembranen können, wie erfin dungsgemäß erkannt worden ist, CSB-Rückhalte von minde stens 70% erreicht werden. Mit geeigneten Umkehrosmose membranen lassen sich die niedermolekularen Verbindungen bis auf einen kleinen Rest entfernen, so daß diese in diesem Anwendungsfall besonders bevorzugt sind.

Bei der Behandlung von Abwasser, wie es bei der Klär schlamm- oder Müllbehandlung oder bei der Kühlung von Wurst (Wurstduschen) anfällt, können dagegen je nach Zu sammensetzung des Abwassers Nanofiltrationsmembranen vor teilhafter sein.

In jedem Falle lassen sich mittels geeigneter Löslich keitsmembranen die niedermolekularen Verbindungen bis auf einen kleinen Rest entfernen. Vorzugsweise kann das so gewonnene salzfreie Wasser in den Produktionsprozeß zu rückgeführt werden (Anspruch 6).

Alternativ kann das Wasser für Reinigungszwecke oder bei spielsweise als Wasser für die Bandschmierung verwendet werden. Natürlich kann es auch in das Abwasser eingeleitet werden (Ansprüche 6 bis 8).

Das Retentat kann entweder im betriebseigenen Kraftwerk verbrannt oder in einer anaeroben Abwasserreinigungsanlage aufbereitet werden. Ferner kann das Retentat weiter einge dampft oder einer Pyrolyse zugeführt werden (Ansprüche 9 bis 12).

Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur in Braue reien, sondern auch bei anderen Produktionsprozessen (z. B. bei der Käseherstellung) eingesetzt werden, bei denen Brüdenkondensat anfällt.

Auch im Bereich der Entsorgung können Abwässer ähnlich Brüdenkondensaten anfallen, die mittels des erfindungsge mäß eingesetzten Membrantrennverfahrens aufbereitet werden können. In diesem Fall wird das gewonnene Wasser (Permeat) vorzugsweise in das Abwasser eingeleitet, das Retentat kann entweder weiter eingedampft, der Pyrolyse oder einer Verbrennung zugeführt oder in einer anaeroben Abwasserrei nigungsanlage aufbereitet werden,
Zur weiteren Reinigung des Permeats insbesondere von Geruch- und Geschmacksstoffen kann dieses über einen Adsorber geleitet werden der insbesondere ein Aktivkohle- Adsorber sein kann (Ansprüche 13 und 14).

Darstellung eines Ausführungsbeispiels

Der Membranprozeß zur Aufbereitung soll im folgenden kurz für die Aufbereitung von Brüdenkondensat, wie es bei der Bierherstellung anfällt beschrieben werden. Bei der Aufbe reitung von Bier-Brüdenkondensat handelt es sich im übri gen um einen besonders bevorzugten Anwendungsfall der Erfindung.

Das Brüdenkondensat wird über eine Membran geführt. Das durch die Membran hindurchtretende Wasser ist das soge nannte Permeat, das von der Membran zurückgehaltene Wasser das sogenannte Retentat oder Konzentrat.

Als Membran werden vorzugsweise Umkehrosmosemembranen aus Polyamid verwendet, die je nach Ausführung zwischen 98 und 99,5% des NaCl rückhalten. Der Rückhalt CSB beträgt je nach Ausführung und Hersteller ca. 60 bis ca. 75%, die Permeabilität bei 20 bar beträgt 1,1 bis 2,0 l/(m2hbar).

Da das filtrierte Brüdenkondensat praktisch salzfreies Wasser ist, kann es vorzugsweise in der Produktion (z. B. beim Einmaischen) wieder eingesetzt werden. Hier kann auch die Restwärme des Wassers optimal genutzt werden. Alterna tiv dazu läßt sich das zurückgewonnene Wasser auch als Vorreinigungswasser, Wasser für die Bandschmierung im Flaschenkeller oder für sonstige Reinigungszwecke ver wenden.

Die bei der Filtration entstehende Menge Retentat - 10 bis 20% des anfallenden Brüdenkondensats - kann entweder im betriebseigenen Kraftwerk verbrannt oder in einer anaero ben Abwasserreinigungsanlage aufbereitet werden.

Abwässer ähnlich wie Brüden oder Brüdenkondensate fallen auch in der Entsorgung an. Hier soll beispielhaft auf die Klärschlamm- oder Müllbehandlung eingegangen werden:
Zur Vorbereitung auf eine Vergasung (Pyrolyse) oder Ver brennung werden die zu behandelnden Stoffe getrocknet. Der entstehende Brüden ist sehr geruchsintensiv und sollte daher kondensiert werden. Die Inhaltsstoffe des Brüdenkon densats sind wie in der Produktion hauptsächlich nieder molekulare organische Verbindungen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in der Entsorgung ein Permeat gewonnen werden, das die Grenzwerte für die Einleitung in öffentliche Abwasserkanäle unterschreitet. Das Retentat kann entweder eingedampft oder direkt der Pyrolyse oder einer Verbrennung zugeführt werden.

Aufgrund der vorstehenden Beschreibung ist ein auf dem einschlägigen Gebiet tätiger Fachmann in der Lage, die Erfindung unter Verwendung bekannter Membranen auszu führen. Deshalb wird auf eine weiter ins Detail gehende Beschreibung verzichtet.

Claims

1. Verfahren zur Aufbereitung von Abwasser mit nieder molekularen organischen Verbindungen, wie beispielsweise von Brüdenkondensat, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser über eine Membran mit einer molekularen Trenngrenze gegen organische Stoffe, die kleiner als 500 Dalton ist, geleitet wird, und daß das Permeat wiederverwendet und das Retentat entsorgt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Membran eine Löslichkeits membran, nämlich eine Umkehrosmosemembran oder eine Perva porationsmembran mit einer Trenngrenze von 200 Dalton verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser bei der Herstel lung von Lebensmitteln anfallendes Abwasser ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser der Lebensmittel industrie Brüdenkondensat wie z. B. bei der Herstellung von Bier und bei der Käseherstellung oder bei der Kühlung von Wurst ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser Kondensat ist, das bei der Klärschlamm- oder Müllbehandlung anfällt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Permeat unmittelbar bei der Herstellung wiederverwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Permeat direkt oder in direkt in das Abwasser eingeleitet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Permeat für Reinigungs zwecke wiederverwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Retentat verbrannt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Retentat anaerob zu Biogas umgewandelt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Retentat weiter eingedampft wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Retentat einer Pyrolyse zugeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Permeat über einen Adsorber geleitet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorber ein Aktivkohle- Adsorber ist.