Installation einer Anlage zur Gewinnung von Prozesswasser aus Abwasser

Kurzbeschreibung

Die Nordland Papier GmbH ist ein Tochterunternehmen der finnischen UPM-Kymmene Corporation. Die im Jahr 1967 gegründete Feinpapierfabrik produziert derzeit auf vier Papier- und zwei Streichmaschinen ungestrichene und gestrichene Schreib- und Druckpapiere. Die Papierfabrik am Standort Dörpen im Emsland ist die größte ihrer Art in Europa. Am Standort sind ca. 1.700 Mitarbeiter beschäftigt. Das Werk hat eine Jahreskapazität von 1,3 Mio. Tonnen. 

Das für die Produktion benötigte Frischwasser wird unter Berücksichtigung einer nachhaltigen Regeneration des Grundwassers aus acht Tiefbrunnen entnommen. Das bei der Papierproduktion anfallende Abwasser wird in der Abwasserreinigungsanlage mechanisch und biologisch gereinigt, bevor es in die Ems eingeleitet wird. Der Strombedarf der Fabrik wird zu 100 Prozent durch Fremdbezug gedeckt. Der für die Papiertrocknung benötigte Dampf wird auf fünf gasbetriebenen Kesseln und einem elektrisch betriebenen Kessel erzeugt.

Die Nordland Papier GmbH hat seit Beginn der Produktion im Jahr 1969 durch Schließen von Wasserkreisläufen und den sparsamen Einsatz von Frischwasser den Wassereinsatz kontinuierlich gesenkt und ist mit einem Frischwasserbedarf von weniger als vier Litern pro Kilogramm Papier Benchmark im Feinpapierbereich. Die Möglichkeiten, den Frischwasserbedarf weiter zu verbessern, sind nahezu ausgeschöpft. Hinzu kommt, dass es durch weitere Kreislaufschließungen zu einem Anstieg der Leitfähigkeit und der mikrobiellen Belastung im Prozesswasser kommt.
Mit dem erstmalig in der Feinpapierproduktion praktizierten Ansatz, Abwasser mit Hilfe von Ultrafiltration und Umkehrosmose so aufzubereiten, dass es als Frischwasserersatz wiederverwertet werden kann, hat die Nordland Papier GmbH ein wegweisendes Demonstrationsprojekt zur Reduzierung der Umweltbelastung der Papierherstellung realisiert. 

Dazu wurde im Frühjahr 2018 auf dem Werksgelände ein neues Gebäude für die Prozesswasserrückgewinnung errichtet. Mittels Schachtpumpen wird nach der Abwasser-reinigungs-Anlage (ARA) aus dem Zulauf zur Ems eine Teilmenge von ca. 150 Kubikmeter pro Stunde des mechanisch biologisch gereinigtem Prozesswassers der neuen Prozess-Wasser-Aufbereitungsanlage (PWA) zugeführt. Durch Ultrafiltration (1. Stufe) und Umkehrosmose (2. Stufe) werden die im mechanisch biologisch gereinigtem Prozesswasser noch vorhandenen Feststoffe, die gelösten Salze und Bakterien / Keime abgetrennt. Das aus der Umkehrosmose gewonnene Permeat erfüllt die hohen Anforderungen an das Frischwasser, die für die Produktion von hochweißem Feinpapier erforderlich sind. Das erzeugte Permeat wird zu 100 Prozent ins Frischwasser dosiert. Die abfiltrierten Stoffe aus der Ultrafiltration werden in den Rücklaufschlamm zur Biologie gegeben. Das Konzentrat aus der Umkehrosmose wird mit dem verbliebenen Abwasser der Abwasserreinigungsanlage (ARA) zur Ems geleitet, ohne die organische Belastung dieses Abwassers dadurch zu erhöhen. Bei voller Kapazitätsausnutzung der PWA verringert sich die spezifische Abwassermenge von 2,7 Kubikmeter pro Tonne Papier auf ca. 2,0 Kubikmeter pro Tonne Papier und der Frischwasserverbrauch von 3,6 Kubikmeter pro Tonne Papier auf ca. 3,1 Kubikmeter pro Tonne Papier. Mit der Rückführung des Konzentrats aus der Ultrafiltration in die Belebungskaskade der Biologie wird eine verbesserte Reinigungsleistung der gesamten ARA erreicht. Die verbesserte Abbauleistung wird durch die Reduzierung bei der täglichen CSB- und BSB-Fracht nachgewiesen. Die deutliche Reduzierung der Abwassermenge respektive des Frischwasserbedarfs um ca. 15 bis 20 Prozent stellt einen wichtigen Beitrag zur Ressourceneffizienz dar und steht im Einklang zu den von UPM gesteckten Zielen aus der UPM-Biofore-Strategie.

Mit der Rückführung vom 30 Grad Celsius warmen Permeat ins Prozesswasser der Fabrik wird eine erhebliche Menge an Wärmeenergie in den Prozess zurückgeführt. Bei einer durchschnittlichen Permeatmenge von 80 Kubikmeter pro Stunde entspricht das einer Rückführung von ca. 1,67 Megawatt Wärmeleistung. Bei gut 8.200 Betriebsstunden der Fabrik ergibt sich eine jährliche Wärmeleistung von 13.700 Megawatt, die in den Prozess zurückgeführt wird. In der gleichen Größenordnung wird die Umwelt in Bezug auf Wärmeenergie entlastet. Mit der Rückführung der Wärmeleistung wird zusätzlich der CO₂ Ausstoß um 1.384 Tonnen im Jahr durch die vermiedene Dampferzeugung reduziert. Auch wirtschaftlich führt die Rückführung der Wärmeleistung zu einer deutlichen Reduzierung der Energiekosten.