Industrielle Wasserwirtschaft Perspektiven und Handlungsfelder

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Benedikt Rüdiger Krause
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1 Industrielle Wasserwirtschaft Perspektiven und Handlungsfelder Prof. Dr.-Ing. Sven-Uwe Geißen Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik 33. Bochumer Workshop Siedlungswasserwirtschaft 16. September 2015

2 Inhalt Einleitung Perspektiven Handlungsfelder 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 2

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 3

Industriewasser Geißen et al., Chem.Ing. 84 (2012) 7 33.

4 Industriewasser Geißen et al., Chem.Ing. 84 (2012) Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 4

Entwicklung Abwassermenge Geißen et al., Chem.Ing. 84 (2012) 7 33.

5 Entwicklung Abwassermenge Geißen et al., Chem.Ing. 84 (2012) Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 5

6 Industrielle Wasserwirtschaft Warum => Motivationen? 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 6

7 Motivation für Investitionen Prioritäten heute Ökonomie Energieeffizienz Rechtliche Anforderungen z.b. EU- WRRL Weitere, zukünftige Prioritäten Rückgewinnung von Wertstoffen/Energie Nachhaltigkeit/Green Labeling Unabhängigkeit Wasserbedarf generell Integrierte, nachhaltige Industriewasserwirtschaft 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 7

8 2. Perspektiven 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 8

9 Ist Zero Liquid Discharge (ZLD) eine Option? 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 9

10 Motivationen 7% 3% Wassermangel Wasserknappheit 12% 41% Gesetzliche Behördliche Auflagen Vorgaben Firmenphilosophie Kosteneinsparungen Kostensenkung fehlende Keine Infrastruktur 37% 156 Rückmeldungen; Mehrfachnennungen möglich 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 10

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 11

12 Anzahl der ZLD-Anlagen Zeitliche Entwicklung von ZLD-Anlage Inbetriebnahme 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 12

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 13

14 3. Handlungsfelder 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 14

15 Wasser Organik Anorganik: Salze, Metalle Wärme Wasser 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 15

16 Organik 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 16

Polyphenolen Olive Mill Wastewater, Tunisia

17 Wertstoffe Olive Mill Wastewater (OMW) Reduzierte anaerobe Abbaubarkeit auf Grund hoher Polyphenolkonzentrationen: z.b. 1-3,5 kg Hydroxytyrosol pro m 3 Abwasser Preis ca. 50 pro g Selektive Abtrennung von Polyphenolen Olive Mill Wastewater, Tunisia 2005 Abwasser = Wertstoff 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 17

18 Relative loading (qe%) Polyphenolaufnahme mit verschiedenen Sorbentien Simple phenols Cinnamic acids Secoiridoids Flavonoids GAC PAC AF M8 XAD Adsorbent Selektive Abtrennung möglich erfordert aber mehrstufigen Prozess GAC: granular activated carbon PAC: powdered activated carbon AF, M8, XAD: resins 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 18

19 Anorganik 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 19

20 Wärme 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 20

21 Wasser 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 21

22 Wassernutzung der Chemieparks Marl, Germany Water Use of Chemical Industry Park Marl, Germany < River Water < Channel Water < Well Water < Drinking Water Mio. m3/a by courtesy of Dr. Bernd Guenzel, Infracor GmbH, Marl, Germany 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 22

23 Intelligentes Wassermanagement? In der Entwicklung! 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 23

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/ / Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 24

Natural Water Ressources Modeling & Simulation integrated urban water cycle process

(Solid) Waste mangement process unit level process unit level fundamentals no

System and Process Engineering Environmental Process Enginnering 33.

25 Natural Water Ressources Modeling & Simulation integrated urban water cycle process level integrated urban water cycle agriculture wwtp process level industry urban area (Solid) Waste mangement process unit level process unit level fundamentals no aeration TSS = 1,5 g/l Input Output impulse dosage fundamentals Fundamentals of System and Process Engineering Environmental Process Enginnering 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Wastewater Process Engineering Seite 25

26 Integrated water and energy management model PVC production 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 26

Umsetzung Verbesserung von Bewusstsein, Ausbildung, Training & Wettbewerbsfähigkeit Optimierung der Umsetzung von F&E Ergebnissen in Innovation Grundlagen scale-up Demonstration - Anwendung

27 Umsetzung 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 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 27

28 Positionspapier Trends und Perspektiven in der industriellen Wassertechnik (2030) in english soon!

29 Vielen Dank! Prof. Dr.-Ing. Sven-Uwe Geissen 33. Bochumer Workshop Industrieabwasserbehandlung S.-U. Geißen 16. September 2015 Seite 29

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