Membranfiltrering af afsletningsvand i textilindustrien

6. Fuldskalaanlæg

6.1 Indledning
6.2 Beskrivelse af anlæg
6.3 Resultater og driftserfaringer
6.4 Bortskaffelse af koncentrat
6.5 Økonomisk og miljømæssigt potentiale

6.1 Indledning

Fra afslutning af projektets pilotfase til endelig beslutning om indkøb af anlæg gik der relativt lang tid. Dette er der en række årsager til:
afklaring af problematikken omkring, hvad man skulle gøre med remanensen har været vanskelig
endeligt valg af typen af anlæg og forhandling med leverandøren har været vanskelig
omlægninger i produktionen på virksomheden i perioden, herunder etablering af nyt kontinueanlæg til forbehandling
økonomiske og personalemæssige forhold.

Da der endelig blev taget beslutning om valg af type af anlæg og leverandør, blev følgende overordnede beslutninger truffet:
i første omgang kun at satse på enzymatisk afsletningsspildevand fra de 9 jiggere
membrananlægget skulle være af typen nanofiltrering og skulle kunne behandle ca. 21 m3 i løbet af 24 timer
det rensede vand anvendes til forbehandlingen
der arbejdes fortsat med at afklare remanensproblematikken.

6.2 Beskrivelse af anlæg

Anlægskonfigurationen er vist på figurerne på de følgende sider. Anlægget indeholder følgende:
forbehandlingssektion med selvrensende filter, båndfilter og mikronfilter
NF filtrering med fødepumpe, recirkuleringspumpe og trykrør samt diverse rørføringer, ventiler mm.
m3 balance-/CIP tank, rørsystem med ventiler, flowmetre/transmittere til rent vand og remanens samt diverse måleinstrumenter.

Anlægget er beregnet for semi-batchdrift og har som nævnt indbygget et CIP-system (Cleaning-In-Place). CIP-systemet sørger for automatisk rensning af membranerne efter en forudbestemt driftstid.

Følgende data er i øvrigt gældende for anlægget:

Batchvolumen: 22 m3/dag
Koncentratvolumen: 3 m3/dag
Permeatvolumen: 19 m3/dag
Koncentreringsgrad: 7,3
Driftstid: 20-22 timer/dag
Drifttemperatur: 60oC
Drifttryk: 25-30 bar
Antal loop: 1
Antal trykrør i loop: 3
Trykrørstype: 4’’ rustfri for 4 elementer
Membranelementtype: PE4040CJL
Antal membranelementer: 12
Installeret membranareal: 78 m2
PH-område: 4-11 (drift)
2-11,5 (korttid CIP)
Max temperatur: 70oC
Max tryk: 40 bar
Installeret effekt: 25 kW


Anlæggets hovedkomponenter er beskrevet i bilag B.

Figur 15:
Slange- og rørarrangement til at pumpe vand fra jiggerne til opsamlingstanken.
  

Figur 16:
Båndfilter. Til højre ses toppen af det selvrensende forfilter.
  

Figur 17:
Membrananlæg. I baggrunden opsamlings- og CIP-tanke.
  

Figur 18:
CIP-arrangement.

6.3 Resultater og driftserfaringer

Anlægget blev leveret og igangsat i løbet af foråret 1999. Der blev etableret et system, så badene efter brug kunne pumpes fra jiggerne til membrananlæggets opsamlingstank.

Da der efter fastlæggelsen af anlæggets opbygning var kommet bedre membraner på markedet, blev disse valgt i stedet (se anlægsbeskrivelsen). Disse membraner krævede imidlertid et højere arbejdstryk, end den installerede pumpe kunne yde, og der blev derfor taget beslutning om at skifte denne pumpe ud med en kraftig højtrykspumpe (se anlægsbeskrivelse). Denne pumpe blev først leveret i begyndelsen af 2000.

I skrivende stund (ultimo 2000) har anlægget således været i delvis drift i halvandet år og i optimal drift i omkring et halvt år. Følgende driftsresultater og –erfaringer kan derfor sammenfattes:

På en normal arbejdsdag opsamles per batch følgende mængder af vand fra 9 jiggere:

5 x 700 l + 4 x 500 l = 5,5 m3 afsletningsbad ved 90oC og i alt 8,5 m3 vand fra første skyl ved 20 – 30oC, altså totalt 14 m3 spildevand.

Det opsamlede spildevand behandles i membrananlægget i løbet af et døgn, inklusive automatisk rengøring af membraner (CIP). I alt er der over en periode på omkring et halvt år konstateret en vandbesparelse på 17 m3 per dag på grund af anlægget. Til sammenligning var et normalt vandforbrug på farveriet på 138 – 140 m3 per dag. Besparelsen er altså på omkring 12%.

Hvad angår membranerne, så har de ikke været skiftet i den beskrevne periode. Fra tid til anden er de blevet så tilsmudsede, at produktionen af rent vand (fluxen) er faldet til et utilfredsstillende niveau. Men ved en kraftig ekstraordinær rensning har den oprindelig flux kunnet genoprettes. Det har vist sig, at en sådan kraftig rensning bør gennemføres ca. hver anden måned.

Det rensede vand har i hele perioden været anvendt ved blegeprocessen, hvor der tilsættes hydrogen peroxid og stabilisator. Vandets kvalitet har været fuldt ud tilstrækkelig til denne proces, idet der ikke har været problemer med kvaliteten af blegeprocessen.

6.4 Bortskaffelse af koncentrat

Afhængig af produktionen på membrananlægget produceres der 3-4 m3 remanens (koncentrat) per dag. Som nævnt har der været foretaget mange undersøgelser og sonderinger over, hvordan man bedst bortskaffer dette koncentrat. Undersøgelser har, som tidligere nævnt, indikeret, at
koncentratet ikke har nogen hæmmende effekt over for mikroorganismer
det er relativt letomsætteligt og dermed velegnet til biogasproduktion
det er muligt at anvende det som kulstofkilde i forbindelse med denitrifikation.

I skrivende stund pågår der forhandlinger med Helsingør Kommune om at levere koncentratet til et af kommunens renseanlæg, hvor det vil kunne anvendes som kulstofkilde i forbindelse med denitrifikation. Kommunen fik tidligere kulstof i form af overskudsalkohol fra et nu nedlagt bryggeri. Bryggeriet havde en direkte ledning til renseanlægget til dette formål. I øjeblikket må kommunen indkøbe kemikalier til formålet.

Det undersøges for tiden, dels om koncentratet fra Nordisk Blege- og Farveri er anvendeligt til det nævnte formål, dels om den nævnte ledning med behørig tilslutning kan anvendes til formålet. Det vil i givet fald være en elegant løsning, idet et affald fra en produktion kan indgå som et værdifuldt råstof i en anden sammenhæng.

6.5 Økonomisk og miljømæssigt potentiale

Det koster typisk omkring 1 kWh pr. kg COD, der behandles i et biologisk renseanlæg. Hvis der ved membranfiltrering på NBF påregnes behandlet omkring 22 m3 afslettevand per dag i 220 dage om året med en koncentration på 33 g/l COD, reduceres udledningen til renseanlægget med omkring 160 tons COD/år. Besparelsen i el-forbruget på renseanlægget modsvarer 20 tons naturgas på kraftværket.

Som nævnt er membranfiltreringsanlægget designet til at behandle 22 m3 enzymatisk afsletningsspildevand per dag og separere dette i 19 m3 permeat (renset vand) per dag og 3 m3 koncentrat. Anlægget kan behandle vand, der er op til 60oC varmt.

Forudsat at virksomheden kan udnytte det rensede vand ved den optimale temperatur, kan følgende miljømæssige potentiale beregnes:

19 m3 vand per dag i 220 arbejdsdage per år giver en besparelse på 4180 m3 vand per år, svarende til 14% af virksomhedens vandforbrug.

Forudsat at virksomheden kan udnytte det rensede vands energiindhold, kan følgende reduktion i gasforbruget beregnes:

4.180 m3 vand årligt skal ikke opvarmes fra 10 til 60oC. Med en årsnyttevirkning på kedelanlægget på 80% og en brændværdi på 39,4 MJ/Nm3 giver en besparelse på 27.400 m3 naturgas per år.

Forudsat at virksomheden med de pågældende renseforanstaltninger kommer ned på en samlet COD-belastning, som betyder, at der ikke længere skal betales særbidrag, kan den samlede årlige økonomiske besparelse beregnes:

Vandbesparelse:
 
4.180 m3 à Kr. 23,76 Kr. 99.300,00
Bortfald særbidrag:
  
30.000 m3 à Kr. 9,91 Kr. 297.300,00
Energibesparelse:
  
27.400 m3 à Kr. 3,07 Kr. 84.000,00
I alt Kr. 480.600,00
 
Den samlede investering i anlægget er som følger:
   
Membrananlæg: Kr. 640.800,00
   
Diverse ekstra udstyr (pumper, tanke mm.)
samt etablering af forbindelse mellem maskiner og anlæg Kr. 117.600,00
 
I alt Kr. 758.400,00


Hertil kommer yderligere udgifter til indkøring, udskiftning af pumper, oprensning af membraner m.m. Alt i alt har anlægget i løbet af indkøringsperioden kostet omkring 1,3 mio. kr. Den høje udgift skyldes til dels, at der har været tale om et prototype anlæg, hvor man først under indkøringen har kunnet fastlægge af række driftsparametre. Derfor har det heller ikke været muligt endeligt at bestemme og fastlægge vigtige parametre som membranlevetid og renseprocedurer.

Afhængigt af, hvilken betragtning man lægger til grund i forbindelse med investeringens størrelse, kan det fastslås, at en simpel tilbagebetalingstid for det pågældende anlæg vil ligge mellem 1,6 og 2,7 år.

Der er i dette forenklede regnestykke ikke taget hensyn til driftsudgifter, især eventuelle membranudskiftninger, rensekemikalier, elektricitet samt bortskaffelse af koncentrat.