industrielle wasserwirtschaft perspektiven und handlungsfelder · 2015. 10. 12. · verbesserung...
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Industrielle Wasserwirtschaft – Perspektiven und Handlungsfelder
Prof. Dr.-Ing. Sven-Uwe Geißen | Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik
33. Bochumer Workshop Siedlungswasserwirtschaft
16. September 2015
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 2
Inhalt
• Einleitung
• Perspektiven
• Handlungsfelder
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 3
Industriewasser
• 20 % des weltweiten Wasserbedarfs entsteht durch die Industrie
• 90 % wird nach der Nutzung abgeleitet
• Industrieabwasser kann auch nicht-natürliche, schwer abbaubare
und toxische Substanzen enthalten
• Wasser ist und bleibt das Lösungsmittel in industriellen Prozessen
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 4
Industriewasser
Geißen et al., Chem.Ing. 84 (2012) 7
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 5
Entwicklung Abwassermenge
Geißen et al., Chem.Ing. 84 (2012) 7
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 6
Industrielle Wasserwirtschaft
Warum => Motivationen?
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 7
Integrierte, nachhaltige Industriewasserwirtschaft
Motivation für Investitionen
Wasserbedarf generell
• Rückgewinnung von Wertstoffen/Energie
• Nachhaltigkeit/Green Labeling
• Unabhängigkeit
Weitere, zukünftige Prioritäten
• Ökonomie
• Energieeffizienz
• Rechtliche Anforderungen z.B. EU-WRRL
Prioritäten heute
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 8
2. Perspektiven
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 9
Ist Zero Liquid Discharge (ZLD)
eine Option?
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 10
Motivationen
41%
37%
12%
7%3%
Wassermangel
Gesetzliche Vorgaben
Firmenphilosophie
Kosteneinsparungen
fehlende Infrastruktur
Wasserknappheit
Behördliche Auflagen
Firmenphilosophie
Kostensenkung
Keine Infrastruktur
156 Rückmeldungen;
Mehrfachnennungen möglich
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 11
Regionale Verteilung von ZLD-Anlagen
Markiert sind 106 Standorte einschließlich geplanter oder im Bau befindlicher
Anlagen (gelb) und abwasserreduzierter Anlagen (blau).
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 12
Zeitliche Entwicklung von ZLD-Anlage
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LD
-An
lag
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Inbetriebnahme
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 13
ZLD
Typische Technologien:
Mehrstufige Membranfiltration mit anschließender
Verdampfung/Kristallisation
Energieintensiv, Konzentratentsorgung schwierig,
Nachhaltigkeit?
ZLD ist keine allgemeingültige Option!
Wassermanagement immer erst vollständig ausschöpfen
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 14
3. Handlungsfelder
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 15
Anorganik:
Salze, Metalle
Organik
Wärme
Wasser
Wasser
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 16
Organik
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 17
Wertstoffe
Olive Mill Wastewater (OMW)
Reduzierte anaerobe Abbaubarkeit auf Grund hoher Polyphenolkonzentrationen:
z.B. 1-3,5 kg Hydroxytyrosol pro m3 Abwasser
Preis ca. 50 € pro g
→ Selektive Abtrennung von Polyphenolen
Abwasser = Wertstoff
Olive Mill Wastewater, Tunisia 2005
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 18
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GAC PAC AF M8 XAD
Rela
tive l
oad
ing
(q
e%
)
Adsorbent
Simple phenols
Cinnamic acids
Secoiridoids
Flavonoids
Polyphenolaufnahme mit verschiedenen
Sorbentien
GAC: granular
activated
carbon
PAC:
powdered
activated
carbon
AF, M8, XAD:
resins
→ Selektive Abtrennung möglich erfordert aber
mehrstufigen Prozess
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 19
Anorganik
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 20
Wärme
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 21
Wasser
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 22
Water Use of Chemical Industry Park Marl, Germany
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08
Mio
. m
3/a
< River Water < Channel Water < Well Water < Drinking Water
Wassernutzung der Chemieparks Marl, Germany
by courtesy of Dr. Bernd Guenzel, Infracor GmbH, Marl, Germany
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 23
Intelligentes Wassermanagement?
In der Entwicklung!
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 24
Beyond the state of the art
“Economically and Ecologically Efficient Water Management in the European Chemical Industry”
Partners: 19, > 40% industry
Countries: 9
Industrial case study& demonstration sites: 6 (P&G, Total, 2x Solvay, DOW, Kalundborg)
Project volume: 17 mio €
EC Funding volume: 11 mio €
Duration: 05/2012 – 04/2016
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 25
agriculture
industry
(Solid) Waste mangement
Nat
ura
l Wat
er
Re
sso
urc
es
urban area
wwtp
impulse dosage
no aeration
TSS = 1,5 g/L
integrated urban water cycle
process level
process unit level
fundamentals
Input Output
• Fundamentals of System and Process Engineering
• Environmental Process Enginnering
• Wastewater Process Engineering
integratedurban water
cycle
process level
process unitlevel
fundamentals
Modeling & Simulation
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 26
Integrated water and energy management model PVC production
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 27
Verbesserung von Bewusstsein, Ausbildung, Training &
Wettbewerbsfähigkeit
Optimierung der Umsetzung von F&E Ergebnissen in Innovation
Grundlagen – scale-up – Demonstration - Anwendung
Demonstrationsstandorte (Genehmigung!) und deren Finanzierung
weltweit
Produktionsintegriertes Wassermanagement!
Smarte Netzwerke, effiziente und selektive Technologien werden
benötigt
Recycling von Wasser, Wertstoffe und Nutzung der Energie
Wassermanagement in Verbindung mit LCA/LCC
Umsetzung
Positionspapier
„Trends und Perspektiven in der industriellen Wassertechnik“ (2030)
www.dechema/studien in english soon!
33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung | S.-U. Geißen | 16. September 2015 Seite 29
Vielen Dank!
Prof. Dr.-Ing. Sven-Uwe Geissen
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