Wassertechnologien

Anders als in der kommunalen Abwasserreinigung werden die Verunreinigungen in industriellem Prozesswasser und Abwasser in hohem Maße von der jeweiligen Branche und dem spezifischen Fertigungsprozess bestimmt. Selbst innerhalb einer Produktionsstätte können die Kontaminationen rasch wechseln. Standardisierte Lösungen sind daher nur in Ausnahmefällen anwendbar. Um Prozessabwasser aus industriellen Produktionsprozessen im Sinne der Kreislaufführung wiederzuverwenden, müssen die Störstoffe mit möglichst geringem Aufwand separiert oder entfernt werden. Die Lösung kann ein spezifisches Stoffstrommanagement und die selektive Erfassung von Kontaminationen oder eine maßgeschneiderte integrierte Prozesstechnik der Behandlung erfordern.

Prozessabwässer, die nur ungenügend aufbereitet in Gewässer eingeleitet werden, führen zu langfristigen Schäden, denen dann später mit großem Aufwand begegnet werden muss. Die Verunreinigungen von Flüssen, Seen und Grundwasser mit Pflanzenschutzmitteln, Mineralölrückständen oder Pharmazeutika sind hierfür ein Beispiel. Emissionen dieser Art werden in der aktuellen Gesetzgebung nicht mehr toleriert. Auch die Rohwasseraufbereitung steht vor neuen Herausforderungen. Die Verschmutzungen der Vergangenheit wirken sich heute auf die natürlichen Wasserquellen wie Oberflächengewässer und das Grundwasser aus.

In Zeiten des Klimawandels und knapper werdender fossiler Energieträger ist auch die effiente Nutzung von Energie eine der großen Herausforderungent. Neben der Prozessintensivierung und der energieeffizienten Auslegung industrieller Prozesse sind die effiziente Anwendung regenerativer Energien und die Möglichkeiten zur Energiespeicherung elementare Bestandteile einer nachhaltigen Energienutzung. Bei vielen Industrieprozessen fallen große Mengen Abwärme an – die Nutzung dieser Abwärme stellt ein großes Einspar- und Optimierungspotenzial dar. Wichtige Handlungsgebiete sind hierbei die Entwicklung, Realisierung und Optimierung innovativer Konzepte für thermische Stoffaufbereitungsverfahren. Die Aufkonzentrierung von Industrieabwässern mithilfe thermische Energie und die sorptive Wassergewinnung aus Luftfeuchte sind Beispiele für energieeffiziente Anwendungen im Bereich Wassertechnologien.

Aktuelle Herausforderungen für die Prozessabwasseraufbereitung

• Null-Verbrauch-Anforderung (Net Zero) in Bezug auf Wasserverbrauch und CO_2eq-Emissionen
• Null-Emission-Anforderung (Zero Emission) bei pharmazeutischen Wirkstoffen (APIs) und spezifischen Substanzklassen (z. B. PFAS)
• Nitrat- und Nitritfrachten an Industriestandorten ohne biologische Abwasserbehandlung
• Schwankende Abwasserbelastungen durch schnelle Produktwechsel

Die Einführung strengerer Umweltrichtlinien, der Weg zur Klimaneutralität und steigende Kosten für Rohwasser führen zu kontinuierlichen Bemühungen, die Menge zu entsorgender Verunreinigungen und Abwässer zu reduzieren, Kreisläufe lokal und regional zu schließen und Wasser- und Energiesysteme noch weiter zu integrieren. Bereits heute sorgen steigende Rohstoffpreise für knapper werdende Ressourcen auch dafür, Abfälle und Abwässer zudem als Quelle für Sekundärrohstoffe zu begreifen. Die Reinigung der anfallenden Abwässer durch Rückgewinnung wertvoller Prozesshilfsstoffe, die ihrerseits entweder wiederverwertet oder anderweitig genutzt werden können, wird daher auch aus ökonomischer Sicht immer attraktiver.

Im Fokus unserer Forschung und Entwicklung zur Reinigung industrieller Prozess- und Abwässer stehen innovative Technologien und ganzheitliche Systemlösungen. Ziele dabei sind auch, Emissionen in die Umwelt zu vermeiden bzw. zu reduzieren und die Ressourceneffizienz der Wasseraufbereitungsverfahren zu erhöhen.

Ein immer wichtigeres Kriterium – nicht zuletzt im Zuge der Energiewende – ist die Energieeffizienz der eingesetzten Verfahren. Wir entwickeln daher prozesstechnisch energieoptimierte Verfahren, erarbeiten Lösungen für die Nutzung von erneuerbaren Energien oder Abwärme und berücksichtigen bei der Implementierung, dass sich Anlagen in Abhängigkeit von der Auslastung des Stromnetzes steuern lassen. Aus diesen Faktoren resultiert direkt auch eine verbesserte Wirtschaftlichkeit der Prozesse, sodass mit unserem Ansatz ökologische und ökonomische Anforderungen gleichermaßen erfüllt werden.

Effiziente und nachhaltige Wasserbehandlungsverfahren

• Vermeidung oder Minimierung des Einsatzes von chemischen Hilfsstoffen zur Wasseraufbereitung (Metallsalze als Flockungsmittel, hochmolekulare Polymere als Flockungshilfsmittel, Oxidationsmittel)
• Integrierte Rückgewinnung von Prozessstoffen (Säuren, Laugen, Metalle)
• Selektive Entfernung von Störstoffen im Einzelstrom

Nachhaltige Prozessführung und Betriebsweise

• Energieeffiziente Prozessführung durch lastabhängige Fahrweise
• Modularer Aufbau für flexiblen Einsatz und Anlagenmodifikation
• Robuster Betrieb mit geringem Wartungs- und Kontrollaufwand
• Nutzung erneuerbarer elektrischer, überschüssiger thermischer oder im Prozess selbst generierter chemischer Energie (z. B. Wasserstoff)

Die Aufbereitung von Roh- und Prozesswasser steht vor neuen Herausforderungen. Die Verschmutzungen der Vergangenheit wirken sich heute auf die natürlichen Wasserquellen, Oberflächengewässer und Grundwasser, aus. Prozesswässer, die nur ungenügend aufbereitet in Gewässer eingeleitet werden, führen zu langfristigen Schäden, denen dann später mit großem Aufwand begegnet werden muss. Die Anreicherung von Pflanzenschutzmitteln und Pharmazeutika in Flüssen, Seen und Grundwasser ist hierfür ein Beispiel.

Eliminierung von Spurenschadstoffen, Fällung und Entsalzung

Mit oxidativen und elektrolytischen Verfahren ist es möglich, auch schwer abbaubare, gelöste Kontaminationen oder Schadstoffe entweder direkt zu oxidieren oder über Hydroxid-Flocken zu fällen. Mit neuen am IGB entwickelten Technologien entstehen nur durch die Behandlung mit Strom (Elektrolyse) oder durch energiereiche UV-Strahlung (Photolyse) reaktive Hydroxylradikale, welche die organischen Moleküle zu abbaubaren Verbindungen bzw. vollständig zu Kohlenstoffdioxid oxidieren – ohne Zugabe von Chemikalien. Hierfür stehen mehrere Versuchsaufbauten für kontinuierliche und diskontinuierliche Versuche sowie mobile Anlagen für Untersuchungen vor Ort zur Verfügung.   

Generell bringen diese Verfahren einzeln und in Kombination folgende Vorteile:

• Vollständige Mineralisierung möglich
• Keine Aufsalzung – Kreislaufführung möglich
• Keine Desinfektionsnebenprodukte – insbesondere keine halogenierten Verbindungen
• Keine oder geringe Schlammbildung
• Hygienisch einwandfreies Ablaufwasser
• Robuster Prozess – Einleitungskriterien dauerhaft sicher erreichbar
• Schnelle Verfügbarkeit – Standby-Betrieb möglich
• Geeignet für schwankende Abwassermenge und Schadstofffracht
• Personaleinsparung und erhöhte Sicherheit

Aufarbeitung von Industrieabwasser zur Einleitung in kommunale Kläranlagen

Bei industrienahen Untersuchungen, beispielsweise mit Deponiesickerwasser oder Textilabwasser, ist stets das Ziel, die Einleitungskriterien der kommunalen Kläranlagen kostenoptimiert zu erreichen. 

Prozesswasserreinigung: Von der Analyse zur individuellen Lösung

An erster Stelle steht stets eine umfassende Analyse der Produktionsschritte, bei denen Wasser verwendet wird. Kann hier Wasser eingespart bzw. die Vermischung mit Prozessabwasserströmen verhindert werden, die besser getrennt zu behandeln sind, so ist dies häufig ökonomischer als eine universelle Behandlung des Prozessabwassers. Ein produktionsintegriertes Wasserrecycling ermöglicht darüber hinaus auch eine größere Unabhängigkeit von natürlichen Wasserressourcen und damit eine Produktion an wasserärmeren Standorten – bis hin zur vollständigen Unabhängigkeit durch Zero Liquid Discharge (ZLD).

Selektive Entfernung oder kombinierte Lösungen

Für individuelle Lösungen analysieren wir Prozesswasserströme und erarbeiten Konzepte für eine Konzentrierung oder selektive Entfernung von spezifischen Verunreinigungen für sortenreine Stoffströme (Einzelstrom- bzw. Teilstrombehandlung). Liegen produktionsbedingt Mischfrachten vor, so verfügen wir auch hier über verschiedene Technologien zur Trennung oder kombinierten Behandlung.

Unabhängige Beratung

Die wissenschaftliche Beratung unserer Kunden in Bezug auf ihren Produktionsprozess und seine Wasserströme erfolgt technologie- und firmenunabhängig. Neue Konzepte und Technologien für eine nachhaltige Aufbereitung und Reinigung von Prozesswasser entwickeln und optimieren wir in direkter Zusammenarbeit mit Industriepartnern – bis zum industriellen Maßstab. 

Gerne erstellen wir Ihnen ein individuelles Angebot.

• Durchführung von Machbarkeitsstudien, Markt- und Technologieanalysen
• Wissenschaftliche Beurteilung, Beratung, Untersuchungen zu verschiedenen Verfahren der Wasseraufbereitung 
• Umfassende, moderne Analytik zur Charakterisierung des Abwassers und Prozesswassers
• Entwicklung der Anlagentechnik inklusive der Automatisierung bis hin zum industriellen Prototypen zusammen mit Industriepartnern
• Prozessauslegung und technisch/wissenschaftliche Projektbegleitung durch ein interdisziplinäres Team aus den Bereichen Verfahrenstechnik, Maschinenbau, Umwelttechnik, Chemie, Biologie und Elektrotechnik

Entfernung und Kreislaufführung von Wasserinhaltsstoffen nach Stoffgruppen 

• Stickstoff (Ammonium, Nitrat/Nitrit)
• Phosphor (organische und anorganische P-Fracht; Phosphat)
• Salzfracht (Chlorid; Sulfat)
• Schwermetalle
• Keime (CFU; Fäkalkeime)
• Spurenstoffe (MP, TrOC, EDC, PFAS)

Biologische Verfahren

• Anaerobe und aerobe Abbautests
• Planung und Optimierung von industriellen und kommunalen Abwasserreinigungsanlagen auf Basis experimentell ermittelter Auslegungsparameter
• Entwicklung von biotechnischen Reinigungsprozessen für industrielle Abwässer
• Entwicklung von Reaktorsystemen in Modulbauweise, Erprobungsmöglichkeiten

Oxidative und elektrolytische Verfahren

• Photochemische und photokatalytische Prozesse
• Prozessoptimierung auch für höher viskose Medien, beispielsweise Kühlschmiermittel, Lebensmittel, Schlämme und Pasten
• Ganzheitliche Lösungsansätze durch die Kombination von Ozonbehandlung mit aeroben und anaeroben biologischen Verfahren
• Verfahren zur Entsalzung oder Rückgewinnung von Säuren und Laugen

Thermische Verfahren

• Charakterisierung und Untersuchung von Adsorbentien und Elektrolyten / Absorptionsmitteln
• Untersuchung von thermischen Trennprozessen
• Untersuchung zur Aufkonzentrierung und Entsalzung von (Industrie-)Abwässern