Aufarbeitung von Abfallströmen

 

Die Schließung von Stoffkreisläufen und der damit verbundene effiziente Einsatz von Edukt- und Energieströmen, was vielfach als produktionsintegrierter Umweltschutz bezeichnet wird, ist nicht nur aus Umweltschutzgründen Zielgröße eines jeden Herstellverfahrens. Sie bewirkt eine Reduzierung der Eingangsströme bei gleicher Produktionshöhe bzw. eine Erhöhung der Durchsatzleistung des Prozesses bei gegebenen Eingangsströmen und hat damit große wirtschaftliche Bedeutung. Die Aufarbeitung von Abfallströmen mit dem Ziel eines anlageninternen Recyclings ist dann erforderlich, wenn produktionsbedingt keine weitere Reduzierung der Stoffströme erreicht werden kann. Im Rahmen des Projektierungskurses sollen am Beispiel eines Verbundstandortes anfallende Abfallströme aufgearbeitet werden, mit dem Ziel, die Produktionsleistung des Standortes bei gleich bleibenden Eduktströmen zu erhöhen. Des weiteren sind nicht recyclebare Stoffströme so aufzuarbeiten, daß eine gefahrlose Entsorgung durchgeführt werden kann.

 

An einem Verbundstandort zur Herstellung chemischer Produkte fallen aus den einzelnen Produktionsbetrieben Abfallströme an, die zentral gesammelt werden. Es handelt sich hierbei um chlorsilanhaltige Abfälle und ammoniumhaltige Abwässer.

 

Der chlorsilanhaltige Abfallstrom soll aufgearbeitet werden, mit dem Ziel, das Chlor in Form von gasförmigem HCl in die Produktionsprozesse zurückzuführen (siehe Abb.). Hierdurch würde die Erweiterung der Chlorelektrolyseanlage zur Herstellung von HCl-Gas nicht mehr erforderlich sein. Das Silizium soll als Wertprodukt, z. B. als Siliziumdioxid, aus dem Abfallstrom gewonnen werden. Insgesamt fallen 3.000 t/a chlorsilanhaltige Abfälle an. Der durchschnittliche Chlorgehalt beträgt 50 % und der des Siliziums 20 %. Hauptbestandteile sind Trichlorsilan mit 10 – 30%, Siliziumtetrachlorid mit 20 – 50 % und Alkylsilane mit   20 – 40 %. Daneben enthält das Abwasser Kohlenwasserstoff in einer Konzentration von 10 – 30 %.

 

Durch die Inbetriebnahme einer neuen Produktionsanlage erhöht sich die Ammoniumfracht des Abwasserstroms am Standort. Hierdurch kann der gesetzlich vorgeschriebene Grenzwert für die Gesamtstickstoffeinleitung in den Vorfluter nicht mehr eingehalten werden. Die ammoniumhaltigen Abwässer sind deshalb so aufzuarbeiten, dass sie gemeinsam mit dem kommunalen Abwasser in den Vorfluter eingeleitet werden können. Es ist zu prüfen, ob bislang nicht genutzte Klärbecken hierfür eingesetzt werden können. Bislang fällt ein Werksabwasserstrom von ca. 16000 m3/d mit einer NH4-N-Konzentration von 25 – 45 mg/l an, der kommunale Abwasserstrom beträgt ca. 3800 kg/d mit einer NH4-N-Konzentration von 41 – 60 mg/l. Der zusätzlich anfallende Abwasserstrom durch die Inbetriebnahme der neuen Anlage beträgt 100 m3/d mit einer NH4-N-Fracht von 800 – 1500 kg/d. Der Grenzwert für die Gesamtstickstofffracht für die Einleitung in den Vorfluter beträgt 30 mg/l.

 

Bei der Auslegung der Aufbereitungsverfahren ist dem Wärmeverbund besondere Beachtung zu schenken.

An der Projektierung der Aufereitungsanlagen sind insgesamt 16 Arbeitsgruppen beteiligt. Bei der Bearbeitung der Teilaufgaben soll ein reger Informationsaustausch der Gruppen untereinander die Arbeiten an der gemeinsamen Aufgabe unterstreichen.

 

Aufgabe der einzelnen Gruppen ist es, die entsprechenden Einzelapparate zu dimensionieren und die Preise abzuschätzen. Gruppe 15 befasst sich dann auf dieser Basis mit der Investitionskostenberechnung. Sie berechnet auch die Betriebskosten der Anlage. Besondere Bedeutung kommt der Gruppe 16 zu. Sie soll die Federführung und Überwachung übernehmen, so daß an den Schnittstellen zwischen den einzelnen Gruppen jeweils die richtigen Ströme, Konzentrationen, Drücke und Temperaturen übergeben werden. Sie sollte über den aktuellen Stand der Berechnung der Gesamtanlage Buch führen und Auskunft geben können. Die Möglichkeit der Vernetzung der Gruppen mit Datenleitungen sollte für den Datentransfer genutzt werden. Gruppe 11 soll den Wärmebedarf der Gesamtanlage minimieren, hierbei ist insbesondere ein ständiger Datenabgleich mit der federführenden Gruppe 16 erforderlich. Für die Gesamtanlage stellt die Gruppe 14 die Genehmigungsunterlagen zusammen und führt die Sicherheitsanalyse durch.