Ozon- und UV-Technik für die Brauch- und Abwasserbehandlung in der Lebensmittelindustrie

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1 Ozon- und UV-Technik für die Brauch- und Abwasserbehandlung in der Lebensmittelindustrie Dipl. Chem. Dr. Winfried Speuser Vertriebsleiter Ozon Eigenschaften, Herstellung und Anlagentechnik UV Wirkungsweise, Verfahren und Anlagen Anwendungsbeispiele Fazit und Ausblick GWP Day Ankara OZON Eigenschaften, Wirkungsweise und Anlagentechnik 3-atomiger Aktiv-Sauerstoff O 3 Ozon entsteht unter Energieeinwirkung aus Sauerstoff oder Luft: technisch durch Stille Elektrischen Entladung Sehr reaktives Gas mit sehr hohem Oxidationspotential E=2,03 V Stärkstes zugelassenes Oxidations- und Desinfektionsmittel: Anwendungen aus der Lebensmittel-Industrie: Desinfektion bei Spül- und Abfüllprozessen / CIP Entfärbung und Abbau von persistenten CSB in Abwässern Oxidation von Eisen und Mangan in Brunnenwasser Sanitisierung von Kreislaufwasseranlagen und Prozeßwasser GWP Day Ankara

2 Ozongeneratoren Ozonleistung: 10 g/h kg/h Ozon Energiebedarf: 7-15 kwh/kg Ozon Sauerstoff oder Luft als Betriebsgas Druck-Taupunkt -60 C Ozonkonzentrationen > 12 Gew.% Robuste Industrieanlagen: Ozonerzeugermodul in Kesselbauweise und Schaltschrank GWP Day Ankara GWP Day Ankara

3 UV Wirkungsweise, Verfahren und Anlagen UV-Licht: energiereiche Strahlung im Bereich nm UV-C - UV-B - Erzeugung in Niederdruck- oder Mitteldruckstrahlern mit Hg-Gasfüllung Wirksame Inaktivierung von Mikroorganismen bei 254 nm Emissionsmaximum: umweltfreundliche Desinfektion UV-Naßoxidation: Verfahren zur Eliminierung von schwer-abbaubaren Wasserinhaltsstoffen (z.b. Pestizide) durch hochreaktive OH-Radikale GWP Day Ankara UV Naßoxidation Advance Oxidation Process (AOP) OH Hydroxylradikale aus Wasserstoffperoxid oder Ozon mittels UV-Energie: H 2 O 2 + hν 2 OH oder: O 3 + hν O 2 + O O + hν + H 2 O 2 OH Oxidation von organischen Verbindungen zu Kohlendioxid, Nitrat, HCl -Cyx+ OH H2O2+CO2+NO3-+HCl+ Teiloxidationen : Entfärbung, Verringerung der Toxizität, Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit GWP Day Ankara

4 UV Anlagentechnik UV-Reaktorsysteme - Mitteldruckstrahler bis 100 kw Strahlung - Elektr. Leistungsregelung - UV Dosis J/m2 - UV-Intensitätskontrolle - Bestrahlungsreaktoren mit Spezial-Quarzröhren - Dosier- und Meßstellen für H2O2 GWP Day Ankara Ozonisierung in der Getränkeindustrie Desinfektion von Flaschenwaschwasser am Rinser - 0,5-0,8 mg/l Ozondosis ins Waschwasser - Sterilität durch Ozon: geringe KBE/ml - Kaltsterilisierung: energetisch günstig - Adaptierbar an alle Flaschenwaschanlagen Desinfektion bei der Tafelwasser-Abfüllung - Ozonmenge: 100 g/h für 70 m3/h Wasser - ca. 0,4 mg/l Ozondosis ins Abfüllwasser - Kontaktzeit: ca. 5 Minuten im Tank - Sterilisierung des Produkts und der Flasche keine Geruch- u. Geschmacksveränderung keine toxischen Abbauprodukte kostengünstig und effektiv GWP Day Ankara

5 Ozon / Wasserstoffperoxid für CSB-Abbau und Entfärbung Entfärbung und CSB Abbau von Abwasser aus der Fruchtsaft-Produktion Roter Farbstoff; 500 mg/l CSB >>> nicht biologisch abbaubar Batch-Betrieb: 5 x 7 m3 Ansätze pro Woche Ziel: Verbesserung des CSB/BSB für biologische Verfügbarkeit Kostenverbesserung im Vergleich zur Entsorgung Ozonisierung mit H2O2 Dosierung : Perozon -Verfahren mit OH-Bildung Ozondosis: 18 g / m3 H2O2-Dosis: 0,8 g / g Ozon Reaktionszeit: ca. 5 Min. CSB Zielwert: 80 mg/l Energiebedarf: 12 kwh / kg Ozon Kosten: 0.6 EUR / m3 Abwasser GWP Day Ankara UV-Oxidation mit Wasserstoffperoxid- Dosierung Entfärbung und Entkeimung von Prozeß- und Waschwasser aus der Käseproduktion Weiße Trübung; 280 mg/l CSB; starke Verkeimung und Biofilm Konti-Betrieb im Durchflußreaktor: 10 m3/h H2O2 Dosierung: 40 mg/l Energiebedarf: 400 Wh/m3 Ziel: CSB Reduktion Eliminerung der Trübung Abbau von Bakterien GWP Day Ankara

6 UV-Naßoxidation mit Wasserstoffperoxid-Dosierung CKW Abbau im Brunnenwasser eines Fleischherstellers Chlorierte Kohlenwasserstoffe: ca. 250 µg/l Geringe Adsorptionsfähigkeit an A-Kohle Konti-Betrieb: 15 m3/h Durchfluß Ziel: kostengünstige CKW Eliminierung UV Bestrahlung mit vorgeschalteter Kiesfiltration und H2O2 Dosierung für die OH-Bildung UV-Mitteldruckanlagen: 3x 5 kw Kontaktzeit: ca. 1s Energiebedarf: ca. 1 kw / m3 Wasser H2O2-Dosis: mg/l Zielwert CKW: < 10 µg/l Kosten: ca. 0.5 EUR / m3 Wasser GWP Day Ankara Fazit und Ausblick Ozon- und UV-Anlagen für erfolgreiche Wasserbehandlung in der Lebensmittelindustrie: Kombination mit H2O2 als Advanced Oxidations Prozess AOP verbesserter Abbau von spezifischen Spurenstoffen Desinfektion bei Spül- und Abfüllprozessen / CIP Abbau von toxischen Spurenstoffe, z.b. CKW Entfärbung und Abbau von persistenten CSB in Abwässern Oxidation von Eisen und Mangan in Brunnenwasser Sanitisierung von Kreislaufwasseranlagen und Prozeßwasser zuverlässige und effektive Verfahrenstechnik nachhaltige und umweltfreundliche Technologien GWP Day Ankara