| Indhold |

Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen nr. 25, 2001

Membranfiltrering af afsletningsvand i textilindustrien

Laboratorieforsøg. Pilotskalaforsøg. Fuldskalaanlæg

Indholdsfortegnelse

Forord

Nærværende rapport sammenfatter resultaterne af projektet "Rensning og genanvendelse af afsletningsbade i den tekstile vådbehandling" (M128-0458).

Projektet er finansieret af Rådet for genanvendelse og mindre forurenende teknologi og er gennemført af Teknologisk Institut, Beklædning og Textil (BT) i samarbejde med Instituttet for Produktudvikling (IPU) og Nordisk Blege- og Farveri (NBF).

Projektet skal ses som et udviklingsprojekt inden for Miljøstyrelsens "Rammeprogram vedrørende udvikling og implementering af renere teknologi i tekstil- og beklædningsindustrien" og er gennemført 1993-2000.

Til projektet har været knyttet en styringsgruppe, der i alt har afholdt 4 møder. Gruppen bestod af:

Der skal her rettes en tak til medlemmerne af styringsgruppen for samarbejdet og engagementet i projektet.

Desuden skal rettes en tak til leverandører af membraner, pilotanlæg og fuldskalaanlæg m.m. for deres store engagement og velvilje over for projektet og projektgruppen.

Sammenfatning

Baggrunden for projektet var, at der ved afsletning af vævede tekstilvarer genereres et spildevand med et højt COD-indhold. De delvist nedbrudte slettemidler må imidlertid forventes relativt let at kunne fjernes ved en passende filtreringsproces, hvorefter vandet med dets indhold af energi og eventuelle hjælpekemikalier kan bruges igen.

Formålet med projektet har derfor været at finde den bedst egnede proces til filtrering af afsletningsspildevand ved afprøvning i laboratorie- og pilotskala samt at afprøve den i fuld skala. De økonomiske og miljømæssige konsekvenser ved denne proces skulle samtidig afdækkes. Pilotskalaforsøg og fuldskala afprøvning er gennemført på Nordisk Blege- og Farveri i Helsingør. Her gennemføres afsletning dels oxidativ, dels enzymatisk.

Det blev hurtigt konstateret, at rensning og genanvendelse af spildevand fra syntetiske slettemidler allerede er gjort til genstand for omfattende undersøgelser. Det blev derfor besluttet, at projektet skulle koncentrere sig om naturlige slettemidler – som regel naturlig stivelse eller modificerede stivelser. Disse er samtidig de hyppigst forekommende på virksomheden.

En række membrantyper blev testet i laboratoriet med det aktuelle spildevand, og resultaterne heraf gav anledning til de første udvælgelser af membraner til pilotskala forsøg.

Der blev gennemført to serier af pilotskala forsøg. I den første serie blev der primært fokuseret på den oxidative proces. Dette viste sig imidlertid at give en række praktiske problemer, især i forbindelse med risiko for genudfældning af slette i membranerne. Den anden serie undersøgte derfor kun den enzymatisk nedbrudte slette, og her viste det sig, at både nano og omvendt osmose membraner kan anvendes til formålet.

Et fuldskala anlæg blev derefter designet og leveret til virksomheden. Det blev designet til at skulle kunne behandle spildevandet fra enzymatisk afsletning fra virksomhedens 9 jiggere. Nanofiltrering blev valgt med en kapacitet på 21 m³ i løbet af 24 timer.

Anlægget har kørt i en periode, hvor driften har været løbende justeret, og enkelte anlægskomponenter er blevet udskiftet. Der foreligger p.t. driftserfaringer fra mellem 6 og 7 måneders drift, men denne driftstid har ikke været lang nok til, at membranlevetid og optimal renseprocedure har kunnet endeligt bestemmes. Det rensede vand har været genanvendt uden problemer.

Der er imidlertid opstillet et økonomisk potentiale, som viser, at fuldt udnyttet vil det pågældende anlæg have en simpel tilbagebetalingstid på mellem 2 og 3 år, idet der dog her ikke er medtaget udgifter til eventuelle membranudskiftninger, rensekemikalier, elektricitet samt bortskaffelse af koncentrat.

Bortskaffelsen af koncentratet er ikke endeligt afklaret. Undersøgelser har vist, at koncentratet vil være velegnet til biogasproduktion samt som kulstofkilde i forbindelse med denitrifikation. Der forhandles med Helsingør Kommune om at levere koncentratet til et af kommunens renseanlæg, hvor der foretages denitrifikation.

Det kan altså konkluderes, at membranfiltrering kan anvendes til at separere spildevand fra afsletning i rent vand til genbrug og koncentrat, der kan nyttiggøres. De økonomiske forhold er ikke endelig klarlagt.

Summary

The basis for the project was the fact that desizing of woven textiles generates wastewater with a high content of COD. It must, however, be expected that the partially decomposed sizing chemicals relatively easily can be removed through an appropriate filtration process, and afterwards the water, containing energy and possible auxiliary chemicals, can be reused.

Therefore, the purpose of the project was to find the most suitable process of filtration of desizing wastewater through testing in laboratory and pilot scale as well as testing in full-scale. The economical and environmental consequences with this process should be covered at the same time. The pilot scale and full-scale tests have been implemented at Nordisk Blege- og Farveri in Helsingør. The desizing is carried out partly by oxidation and partly enzymatic.

Quickly, we could state that purification and recycling of wastewater from synthetic sizing chemicals already have been subject to extensive investigations. Therefore, it was decided that the project should concentrate on natural sizing chemicals – usually natural starch or modified starches, which at the same time exist most frequently at the company.

A number of membrane types were tested in the laboratory with the actual wastewater, and the tests resulted in the first selections of membranes to the pilot scale tests.

Two series of the pilot scale tests were carried out. In the first series, focus was primarily on the oxidation process. However, it turned out to give some practical problems, especially in connection with the risk of re-precipitation of size in the membranes. Therefore, the other series only tested the enzymatic decomposed size, and here it turned out that both nano and reverse osmosis membranes can be used for the purpose.

A full-scale plant was afterwards designed and delivered to the company. It was designed to treat the wastewater from enzymatic desizing from the company's 9 jiggers. Nano-filtration was selected with a capacity of 21 m³ during 24 hours.

The plant has been running for a period with current adjustments, and some plant components have been changed. Experience from 6 to 7 months running time exist, but this period is too short to give reliable knowledge about the lifetime of membrane elements and optimum cleaning procedures. The purified water has been reused without any problems.

However, we have outlined a financial potential, which shows that the plant in question will have a simple payback time of between two and three years, if it is fully run. We have not included any expenses for possible changes of membranes, purification chemicals, electricity and removal of concentrate.

The removal of concentrate has not been finally clarified. Tests show that concentrate will be suitable for biogas production and as carbon source in connection with denitrification. Negotiations are conducted with Helsingør Municipality about delivery of the concentrate to one of the treatment plants, which carries out denitrification.

Therefore, we can conclude that membrane filtration can be used for separation of wastewater from desizing in clean water for reuse and concentrate, which can be utilised. The financial circumstances have not yet been finally clarified.

1. Indledning

1.1 Baggrund

Vævede tekstilvarer indeholder ofte såkaldt slette, som er påført kædegarnerne inden vævningen for at gøre dem mere modstandsdygtige over for de belastninger af mekanisk art, som vævningen medfører.

Sletningen foregår som regel i vandigt medium ved at kædegarnerne påføres en viskos opløsning af polymer, hvorefter de tørres. Slettemidlerne kan være forskellige former for stivelse (majs-, kartoffel-, ris-), carboxymethylcellulose, polyvinylalkohol, acrylater m.m.

Inden farvning og efterbehandling skal sletten fjernes – en såkaldt afsletning. Afhængigt af slettemiddeltypen kan denne proces foretages som en udvaskning, en oxidativ eller en enzymatisk afsletning.

Spildevandet fra afsletningen har en ganske stor COD-belastning, som stammer fra mere eller mindre nedbrudte slettemidler (omkring 90 g COD/kg tekstil). Til gengæld vil størstedelen af de delvis nedbrudte slettemidler formentlig relativt let kunne fjernes ved en passende filtreringsproces, hvorefter vandet igen kan bruges til afsletning.

I tilfælde af, at der er anvendt såkaldt syntetiske sletter – især acrylater – findes der allerede i dag membranbaserede systemer, som muliggør en genanvendelse af såvel slettemiddel som vand. Sådanne anlæg er dog kun rentable for væverier med eget farveri. Lønvirksomheder, som ofte behandler importerede varer, har i praksis ikke denne mulighed.

Indledende undersøgelser viser, at en egnet membranteknologi vil muliggøre en rensning af afsletningsvandet, således at vandet med dets indhold af alkali, detergenter og uforbrugte oxidationsmidler eller enzymer kan genbruges som afsletningsvand, hvorimod nedbrudt, udvasket slette vil blive tilbageholdt. Desuden vil vandet være varmt, ofte mellem 60 og 90° C, således at der også vil være tale om et reduceret energiforbrug.

1.2 Slettetyper

Stivelse fra kartofler, majs, ris, tapioka eller sago er kemisk set et polysaccharid (C₆H₁₀O₅)_n. Stivelse er uopløselig i vand, men hydrolyseres med syre til vandopløselige, lavmolekylære stivelser, såkaldte dextriner og i den sidste ende til glukose C₆H₁₂O₆. Handelsprodukter er ofte modificerede, delvis nedbrudte stivelser.

Carboxymethylcellulose (Cell-OCH₂CO₂ONa) er vandopløselig. Af andre lignende slettemidler kan nævnes hydroxyethylcellulose (Cell-OCH₂CH₂OH), methylcellulose (Cell-OCH₃) og ethylcellulose (Cell-OCH₂CH₃).

De syntetiske slettemidler er alle vandopløselige, f.eks. polyvinylalkohol

eller polyacrylater.

1.3 Afsletningsmetoder

Som nævnt kan afsletningen foregå enten som en udvaskning (vandopløselige sletter), en oxidativ eller enzymatisk afsletning (vanduopløselige sletter, stivelse).

Udvaskningen vil som oftest blive gennemført samtidig med den generelle forbehandling af varen (udkogning/udvaskning) ved hjælp af detergenter og diverse hjælpestoffer, især alkali. Udvaskningen kan foregå såvel i batchvise som kontinuerlige anlæg.

Oxidativ afsletning gennemføres som oftest ved brug af kaliumpersulfat (egentlig kaliumperoxodisulfat, K₂S₂O₈), natrium- eller ammoniumpersulfat. Natriumbromit (Na₂BrO₂) kan også anvendes. Foruden oxidationsmidlet påføres alkali, og efter en reaktionstid udvaskes batchvis eller kontinuerlig.

Enzymatisk afsletning gennemføres ved hjælp af amylase, som spalter stivelser til disaccharidet maltose, der er vandopløselig. Enzymopløsningen påføres, evt. tilsættes salt (NaCl) og CaSO₄. Efter en reaktionstid udvaskes batchvis eller kontinuerlig.

1.4 Genanvendelse af slette

Rensning af afsletningsbade med efterfølgende opkoncentrering og genanvendelse af slette udføres på nogle virksomheder i USA og har også fundet sted inden for de senere år i Tyskland [1]. Det drejer sig om syntetiske, vandopløselige sletter, enten PVA eller en blanding af PVA og CMC, og rensningen/opkoncentreringen foregår ved hjælp af ultrafiltreringsmembraner.

I Europa har det tyske Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (ITV) i Denkendorf været førende inden for forskning og udvikling af denne teknologi. ITV har på det seneste tillige udført forsøg med polyacrylatsletter, angivelig med godt resultat [1].

Et sådant system egner sig til virksomheder, som både udfører sletning, vævning og afsletning inden for en geografisk overskuelig afstand.

Det er derimod vanskeligt at gennemføre for farverier, som afsletter vævede metervarer fra væverier, som ligger langt borte på grund af opbevarings- og transportproblemerne med den genvundne slette. For lønfarverier vil det desuden ofte være sådan, at de ikke ved, hvor varen er fremstillet, endsige med hvilket slettemiddel den er slettet.

1.5 Rensning af afsletningsspildevand

Som ovenfor nævnt har udviklingen de senere år koncentreret sig om rensning og genanvendelse af slette. Derfor er der i faglitteraturen ikke mange beskrivelser af systemer til ovennævnte formål.

Det fremgår dog, at ultrafiltrering er velegnet også til andre slettetyper end dem, der kan genanvendes. Seekamp [2] omtaler et system til mulig genanvendelse af slette af stivelse og modificeret stivelse. Heri indgår såvel et ultrafiltreringsanlæg som et anaerobt anlæg, dog til rensning af permeatet.

Det anaerobe anlæg består af to trin, først et hydrolysetrin, derefter et methantrin. Der anbefales i denne sammenhæng en slutbehandling af permeatet i et aerobt anlæg.

1.6 Membrantyper

Ultrafiltrering til fjernelse af slette fra afsletningsspildevand har som nævnt været genstand for forskning og udvikling samt industriel udnyttelse i USA og Tyskland siden 1974 og 1987 henholdsvis.

Der er angivet et antal membrantyper i forskellige referencer. I alle tilfælde synes der at være tale om rør- eller spiralmembraner.

Seekamp [2] nævner membraner af celluloseacetat og polysulfon til oprensning af syntetiske sletter. Trauter [3] omtaler membraner af polyamid (PA) og polysulfon (HPSU) til oprensning af PVA- og CMC-sletter. Samme membrantyper nævnes i reference 1 til oprensning af polyacrylat- og acrylat-metacrylatslette.

1.7 Konklusion

Ultrafiltrering til oprensning af afsletningsspildevand er en velkendt teknik, men kun med det formål at genanvende den opkoncentrerede slette, og kun når der er tale om syntetiske sletter. Der synes derimod ikke at foreligge erfaringer fra anvendelse af ultrafiltrering til rensning af afsletningsspildevand med det formål at genbruge permeatet med det indhold af lavmolekylære stoffer som salt, alkali m.m.

Enkelte referencer (1, 4) antyder imidlertid, at vandopløselige stivelsesderivater udmærket kan oprenses ved hjælp af ultrafiltreringsmembraner, og det må derfor antages, at det samme vil gøre sig gældende for nedbrudt naturlig stivelse.

Det må dog nok forventes, at der i permeatet vil være en vis koncentration af nedbrudt, lavmolekylær stivelse, og det skal derfor slås fast, om denne mængde har en negativ effekt på permeatet. Det forventes dog ikke at være tilfældet, da permeatet udelukkende tænkes anvendt til afsletning.

2. Procesbeskrivelse

På pilotvirksomheden Nordisk Blege- og Farveri (NBF) i Helsingør gennemføres afsletning principielt på 2 forskellige måder, enten som en kombineret oxidativ afsletning/-blegning på et kontinueanlæg, eller som en batchvis enzymatisk afsletning på jigger. I enkelte tilfælde gennemføres dog også enzymatisk afsletning på kontinueanlæg.

2.1 Oxidativ afsletning

I projektet blev der i første omgang primært fokuseret på den oxidative afsletning, da muligheder for genbrug i dette tilfælde i praksis var de bedste.

Kontinueanlægget består af en foulard til påføring af kemikalier samt et vaskeanlæg med 6 kasser.

På foularden påføres varepartiet en kemikalieflotte med et flotte optag på ca. 100% (1 l/kg tekstil) fremstillet efter følgende recept:

65 ml/l brintperoxid (35%)
65 ml/l natronlud (34° Be)
18 ml/l vandglas
3-6 g/l persulfat
0,25 ml/l netzmiddel (detergent, befugter)
8 ml/l sequestreringsmiddel (komplexdanner)

Efter foularden oprulles varepartiet (normalt ~ 800 kg) på en bom, indpakkes i plast og henstår natten over. Derefter udvaskes varen på kontinueanlægget med en hastighed af ca. 40 m/min. og med i alt 2.800 l vand (stående bad) pr. parti med følgende temperaturer og kemikalietilsætning:

Efter hvert parti droppes badet normalt, hvorefter der fyldes op på ny til næste parti.

Processen udføres således kontinuerligt, men med stående bade, med et forbrug på 2.800 l pr. 800 kg svarende til 3,5 l/kg.

I løbet af projektperioden blev det her beskrevne kontinueanlæg udskiftet med et nyere, hvor principielt den samme proces gennemføres; men hvor mulighederne for skyl i modstrøm er bedre.

2.2 Enzymatisk afsletning

Den enymatiske afsletning på jigger foregår normalt på følgende måde (tilsætninger angivet per kg tekstil):

Efter hvert procestrin droppes badet, hvorefter jiggeren fyldes op på ny.

Processen udføres således batchvist med et samlet vandforbrug på 9 l/kg.

3. UF-Membranfiltrering af procesvand fra afsletning

3.1 Forsøgsstrategi

Med baggrund i de fysiske forhold på NBF blev det valgt at starte membranforsøgene med procesvandet fra kontinueanlægget. Valget blev gjort, fordi det på kontinueanlægget ville være relativt enkelt at etablere opsamling og genbrug af procesvandet. På skitsen i afsnit 2.1 ses, at ved f.eks. at føde membrananlægget fra kasse nr. 0 og tilsætte det oprensede procesvand i kasse nr. 5, vil det oprensede procesvand kunne løbe fra kasse 5 til kasse 0 i modstrøm med tekstilbanen.

I kontinueanlægget foretages hovedsagelig den oxidative afsletning med persulfat og valget af kontinueanlægget betød derfor, at det var procesvandet fra denne proces, der i første omgang skulle opgraderes. Kemikaliesammensætningen kan ses i afsnit 2.1. Ud over den tilsatte kemi vil der i procesvandet være den delvist nedbrudte stivelse. Overordnet kan procesvandet fra den oxidative afsletning beskrives ved meget høj pH, et vist indhold af oxidationsmidler og vandglas samt et indhold af delvist nedbrudt stivelse – heraf en større andel højmolekylær og ikke vandopløselig stivelse.

Membranvalget skulle tilpasses til procesvandet: Modstandsdygtighed overfor høj pH og oxidationsmidler. Molekylstørrelses cut-off var ikke kendt, men lå formodentlig i ultrafiltreringsområdet.

3.2 Vandkvalitet og kvantitet til UF-membrananlægget

Tabel 1:
Analyseresultater af prøver opsamlet fra de forskellige bade efter behandling af et parti vævede bomuldsvarer på 800 kg.

*Formodentligt målefejl da der her er tale om neutraliseringsbad – pH ligger omkring neutral.

Kontinueanlægget kørte ikke i modstrøm, så det fødevand, der skulle behandles, ville blive en blanding af vand fra kasse 0, 1, 2 og 3. Et bud på vandkvaliteten fra kontinueanlægget er omkring 40 g COD/l, pH omkring 12-13 og en temperatur på omkring 50°C. Temperaturen kunne måske hæves til 95°C i hele kontinueanlægget til gavn for både vaskeproces og membranfiltreringsproces.

Kontinueanlægget behandler i gennemsnit 6-7 partier a ca. 800 kg dagligt. Med et vandforbrug på ca. 3,5 l/kg svarer dette til knap 20 m³/dag.

3.3 Membranleverandører til høj pH ultrafiltrering

Et antal membranleverandører blev kontaktet. Udfra erfaring har leverandørerne foreslået membraner, som det kunne være interessant at anvende til opgaven, jf. den ovenstående karakteristik. I tabel 2 er opsummeret de kontaktede leverandører af membran spiralmoduler.

Tabel 2:
Leverandører af og specifikationer på spiral moduler der kan anvendes til UF ved høj pH og temperatur.

3.4 Egnede membraner

Ud fra projektdeltagernes erfaring og i samråd med membranleverandørerne udvalgtes typerne GR40, GR60, GR81 og GR90 fra DOW's fabrik i Nakskov og typerne FW og FS fra Desalination. Desalination's membraner er produceret i USA, men Desalination Inc. har en skandinavisk repræsentant med stor erfaring. FW membranen har ikke været testet i alle forsøg, da den er udviklet parallelt med nærværende projekt og derfor først senere er inkluderet i projektet. F-membranserien fra Desalination er designet specielt til høj pH og oxidative miljøer og skulle angiveligt have en hidtil uset lang levetid under disse vilkår.

3.4.1 Membranfiltrering i laboratoriet

Som reference måltes indledningsvis flux på rent vand af et udvalg af membranerne. Membranerne blev anbragt i et DDS M20 laboratorie modul forsynet med polysulfon spacer skiver og presset sammen med et tryk på ca. 300 bar. Opstillingen ses i figur 1.

Figur 1:
LabStak DDS M20 laboratorie anlægget. Membranerne er stablet som i en lagkage i stakken midt i billedet. Fra hver membran ledes permeatet bort i separat slange for analyse af mængde og sammensætning.

Analyseresultater fra vandflux-bestemmelse – dvs. permeatmængden ved de angivne tryk og temperaturer, når membranen fødes med rent vand - ses i tabel 3.

Tabel 3:
Måling af vandflux under trykstabilisering og ved forskellige temperaturer.

Membranerne fungerede alle efter leverandørernes oplysninger.

3.4.2 Forsøg med membransæt 1

Der blev opsamlet en repræsentativ blanding af de forskellige bade i vaskeanlægget under oxidativ afsletning. Blandingen blev efter opsamlingen nedfrosset i ca. 2 måneder. Før brug blev den langsomt tøet op, filtreret gennem gaze og anbragt i reservoiret på ca. 10 l.

Der blev opkoncentreret ved 25° C et flow på 6 l/h og et tryk på 5 bar. Der blev udtaget 2 prøver af ca. 20 ml af permeat og koncentrat. Der blev målt for refraktion og TOC ved 0 og 50% opkoncentrering.

Tabel 4:
Fluxe og tilbageholdelser af stivelse for forskellige membraner ved opkoncentrering ved 90° C.

*Til sammenligning: 0,15 g/l Dextran havde en refraktion på 27.243. #Farven angivet er i 2 ml opløsning blandet med 2 ml HCl 1 M blandet med 2 korn I₂. Violet er stivelse, hvorimod en klar gul opløsning svarer til glucose.

Tryktabet ved slutningen af forsøget var stort, udgangstrykket var faldet til nul. Ved adskillelse af modulet blev der fundet store kager af stivelse og fibre, som havde tilstoppet flowkanalerne. Efter adskillelsen var det nødvendigt at sætte nye membraner i modulet for at kunne genoptage forsøgene.

3.4.3 Forsøg med membransæt 2

Afsletningsvandet blev anbragt i en 14 l gryde over tre bunsenbrændere med mekanisk omrøring og opvarmet til 90° C. Væsken blev filtreret gennem et stykke gaze. Forsøg med filtrering gennem papir filtre havde vist sig umulig, selv med sugefiltrering.

Fluxe og tilbageholdelser ved opkoncentreringsforsøg ved 90°C er illustreret i figur 2 og 3. Opkoncentreringsforsøg blev gennemført ved at koncentratet ledtes tilbage til reservoiret, men permeatet blev ledt bort. Opkoncentreringen beregnes ved:

% Opkoncentrering = [(V_START ÷ V_SLUT )/ V_START ] × 100

90 ganges opkoncentrering svarer til, at der er startet med 100 l, og at dette volumen er blevet reduceret til 10 l, ved at vandet er filtreret fra. Da membranerne ikke har 100% tilbageholdelse, vil koncentrationen af indholdsstoffer ikke nødvendigvis opkoncentreres i samme omfang. I de følgende figurer 2, 3 og 4 er COD i startbulken målt til 12,6 g/l og i bulken ved 90 ganges opkoncentrering til 53,1 g/l.

Figur 2:
Fem forskellige UF membraner i LabStak DDS M20 laboratorie forsøg med 90°C procesvand fra oxidativ afsletning. Flux mod opkoncentreringsgrad

Figur 3:
Fem forskellige UF membraner. Tilbageholdelse af COD ved en opkoncentreringsgrad på 90 af 90°C procesvand fra oxidativ afsletning.

GR90 skulle angiveligt være den tætteste af GR-membranerne – men den sætter til (figur 2), og tilbageholdelsen, som angivet i figur 3, er ikke, hvad man kunne forvente, når man sammenligner med de øvrige.

Det bedste valg var på basis af ovenstående GR81: God flux og bedst tilbageholdelse. Kun FS membranen kan konkurrere på tilbageholdelsen, men FS har en noget lavere flux.

3.4.4 20 timers forsøg til undersøgelse af FS contra FW ultrafiltreringsmembran

Der var i projektgruppen enighed om at satse på de særdeles pH og oxidationsmiddel bestandige F-membraner. Specielt da Desalination præsenterede FW membranen med samme tilbageholdelse som FS, men angiveligt højere flux. Det blev bestemt, at FS og FW skulle testes mod hinanden under særligt vanskelige forhold. Resultatet ses i figur 4. Bulken svarer til 90% volumetrisk opkoncentrering af samme procesvand som i de foregående forsøg.

Figur 4:
Fluxen ved 5 bars indgangstryk, 90° C, 90 gange opkoncentrering, flowhastighed på 6 l/min.

Figur 4 viser, at FW membranen formodentlig er den bedst egnede af alle under de omstændigheder, som procesvandet fra den oxidative afsletning giver.

3.5 Konklusion på laboratorie-membranfiltrering af afslettevand fra oxidativ afsletning

Laboratorieforsøgene viste, at forfiltrering nødvendigvis må være meget intensiv. Ligeledes er det meget vigtigt, at temperaturen holdes høj – helst omkring 90°C. Desal UF membran FS og FW ansås for de bedste valg til pilotforsøgene.

3.6 Pilotskalaforsøg

3.6.1 Formål med pilotskalaforsøg

Trykstabilisering af membranen. Måling af vandflux ved 1, 2, 3, 4, 5, 6 bar og 25° C. Måling af retentionen af PEG 20.000, 1 g/l. Måling af tryktabet ved forskellige flowhastigheder ved 3 bar.

Forsøgstemperatur skulle være tæt ved 90° C. Identificering af en passende opkoncentreringsgrad. Identificering af en passende flux, hvor der endnu ikke var limiting flux. Måling af tryktab og retention ved forskellige flowhastigheder. Valg af et passende flow.

3.6.4 Faste driftparametre

Der blev hovedsagelig behandlet procesvand fra den oxidative afsletning – men når der var mulighed for det, blev der også forsøgt med procesvandet fra den enzymatiske afsletning for at registrere UF membranens evne til at behandle dette vand.

Ved laboratorieforsøgene blev det konstateret, at tekstilfibrene "lukkede" for UF-membranerne, såfremt der ikke blev etableret en særdeles effektiv form for forfiltrering.

To typer serieforbundne forfiltreringer blev anvendt i pilotperioden:

1. Sweco filter, der er en form for "rystesold", hvorigennem vandet sigtes for urenheder (se figur 5). Systemet var ikke under tryk, men virkede i princippet ved, at vandet, der skulle sigtes, "hældes" ned over soldet, der roterede om to akser i variable frekvenser. En +-formet børste roterede pga. dugens vibrationer og fejede fibre ud i periferien af dugen for til sidst at skubbe filterkagen ud gennem det dertil indrettet afløb. Porestørrelsen i det anvendte filter var 20 m m, den mindste åbning der leveredes som standard.

Figur 5:
Sweco Vibro-Energy Round Separator. (europe@sweco.com)

2. Posefiltre, der i princippet er en pose ophængt i en beholder, således at vandet føres til filtret "i" posen og ledes bort fra ydersiden af posen. Systemet var under tryk, således at vandet blev presset igennem filtret. Der blev udført 2 måleserier, hvor filterposer med henholdsvis 10 og 1 m m blev benyttet.

Forfiltreringen blev opbygget således, at afslettevandet først blev ført til en opsamlingstank, herfra blev det ledt til Sweco-filtret og herfra pumpet igennem posefilteret til selve UF-anlægget.

3.6.6 Resultater fra pilotforsøgene

Som det vil fremgå af dette afsnit, var pilotforsøgene præget af meget store vanskeligheder.

Forfiltrering

Forfiltreringen virkede nogenlunde efter hensigten, idet fibre og lignende i et acceptabelt omfang blev tilbageholdt, når der anvendtes 1 m m filterposer før membran-elementerne. UF-modulet satte under disse omstændigheder ikke til på grund af fibre. Sweco-filtret havde dog den svaghed, at porerne var relativt store. Dette gjorde, at ikke alle fibre blev tilbageholdt. Firmaet oplyste, at årsagen til at filteret ikke fandtes i et finere væv skyldes, at disse filtre, på grund af de finere tråde, blev for svage og derfor ikke kunne holde til de påvirkninger, "selvrenseren" påførte systemet. Dette forhold betød, at filteret ikke kunne stå alene som forfiltrering og, at posefiltrene satte hastigt til. Forfiltreringen kom derfor reelt til at bestå af tre filtre i serie: Sweco-filteret efterfulgt af 10 m m filterposer efterfulgt af 1 m m filterposer.

Problematisk var i særdeleshed de store mængder ikke helt nedbrudt stivelse. Dette gav ikke anledning til problemer, sålænge vandet var 90°C varmt, men i det øjeblik vandet køledes, udfældedes stivelsen i posefiltret, hvilket bevirkede, at poserne satte til. Poserne kunne i en vis udstrækning rengøres med kogende vand og genbruges. Problemerne blev særdeles uoverskuelige, når stivelsen blev opkoncentreret, som det var formålet. Under poseskift faldt temperaturen i hele anlægget til et niveau, hvor stivelsen fældede ud. Mange og særdeles besværlige rensninger med såvel rensekemikaler, høj temperatur, høj pH samt stivelsesnedbrydende og bomuldsfibernedbrydende enzymer var nødvendige for at holde anlægget kørende.

Recirkuleringsflow

Recirkuleringsflowet har været justeret fra 4 til 7 m³/h. Da der ikke registreredes nogen indflydelse på pilotanlæggets øvrige parametre ved justering af recirkuleringsflowet, er denne parameter i alle forsøg søgt holdt så konstant omkring 6 m³/h som muligt.

Permeatflux

Grundet de overraskende store problemer med den udfældende stivelse foreligger der ikke fornuftige resultater fra test af FW-membranelementet. Efter 1 opkoncentrering satte såvel forfiltrering, membranelement som rørsystemer og ventiler i pilotanlægget så voldsomt til i små fibre og stivelse, at elementet ikke stod til at redde, trods mange langvarige oprensningsforsøg bl.a. med specielt indhentede amylase (stivelsesnedbrydende) og cellulase (cellulosenedbrydende) enzymer fra NOVO.

Der foreligger til gengæld mange resultater fra test af FS membranelementet. Nogle repræsentative resultater er illustreret i figur 6. Resultaterne er dog kun opnået under stor påpasselighed og under konstant overvågning. Umiddelbart efter hvert forsøg er pilotanlægget rengjort meget grundigt, uden at temperaturen i nogen dele af anlægget har været under 55°C.

Permeatfluxen er stærkt temperaturafhængig, og de opnåede resultater i forsøgsrækken er påvirket negativt af den omstændelige forfiltrering. Driften af membrananlægget ved de enkelte forsøg varierede meget afhængig af startbulken. Ikke blot varierede startbulkens COD fra omkring 15 g/l op til omkring 40 g/l. Ligeledes kunne det konstateres, at bulkens viskositet varierede, også uafhængigt af COD værdien.

Figur 6:
Ultrafiltrering af procesvand fra den oxidative afsletning, FS membran i spiralelement, drifttryk 4 bar, temperatur 55-65°C.

Gennemsnitsflux på FS membranen kan, som det ses af figur 6, forventes at ligge omkring 25 l/m²h – men dette kun opnåeligt under særdeles kontrollerede omstændigheder.

I forsøgsforløbet var der mulighed for at teste FS membranelementet på procesvandet fra den enzymatiske afsletning. I forsøget udviste stofindholdet i dette procesvand ganske andre egenskaber end stofindholdet fra den oxidative afsletning. Der var ved behandling af det enzymatiske procesvand ikke tale om nogen form for udfældning i membranelement, forfiltreringsfiltre eller i pilotanlægget. Resultaterne er skitseret i figur 7.

Figur 7:
Ultrafiltrering af procesvand fra den enzymatiske afsletning, FS membran

Det ses, at fluxen stiger som funktion af COD indholdet i bulken – der er formodentlig tale om, at procesvandet fra den enzymatiske afsletning virker som en rensning af membranelementet, efter at dette har kørt på procesvandet fra den oxidative afsletning.

Retention

Retentionen er beregnet som følger:

Retentionen (%) = [(COD_Koncentrat - COD_Permeat)/(COD_Koncentrat)] x 100

Repræsentative retentioner for ultrafiltreringsmembranen FS på hhv. procesvand fra den oxidative afsletning og den enzymatiske afsletning er vist i figur 8 hhv. 9.

Figur 8:
Retentionens afhængighed af COD indhold i bulk. Ultrafiltrering af procesvand fra den oxidative afsletning, FS membran i spiralelement, drifttryk 4 bar, temperatur 55-65°C.

FS membranens retention af COD ses at være næsten uafhængig af bulkens koncentration – i størrelsesordenen 87- 89%.

Figur 9:
Retentionens afhængighed af COD indhold i bulk. Ultrafiltrering af procesvand fra den enzymatiske afsletning, FS membran i spiralelement, drifttryk 2 bar, temperatur 55-60°C.

I figur 9 ses, at FS-membranens retention stiger voldsomt, når COD i bulken stiger – der er formodentlig tale om, at den lavmolekylære del af sletten løber gennem membranen, og den højmolekylære holdes tilbage. Efterhånden som bulken får en større andel højmolekylært stof, stiger retentionen hastigt.

Rensning af membranmodulerne

I tabel 5 er der givet et billede af DESAL FS modulets vandflux gennem forsøgsrækken.

Tabel 5:
Udviklingen i vandflux for FS ultrafiltreringselementet gennem forsøgsrækken med procesvand fra den oxidative afsletning. Ultrasil 11 er et stærkt basisk membranrensemiddel fra Henkel.

Tabel 6:
Forventelige filtreringsresultater ved højtemperatur og høj pH ultrafiltrering af persulfatslettevand.

Membranmodulerne må renses efter hver opkoncentrering. Rensningen kan i henhold til erfaringen fra pilotforsøgene almindeligvis foretages med 85-90°C varmt vand uden anvendelse af rensekemikalier – men jævnlig rensninger med enten amylase enzymer eller et stærkt basisk membranrensekemikalie vil være nødvendige.

4. Membranfiltrering af enzymatisk afslettevand

4.1 Ny forsøgsstrategi

4.2 Vandkvalitet og kvantitet til membrananlægget

Som allerede nævnt foregår den enzymatiske afsletning som første trin i forbehandlingen af vævede bomuldsvarer før farvning. Hele forbehandlingen forgår principielt i 4 trin, som vist i tabel 7.

Tabel 7:
Forbehandling af 1 kg vævet bomuld på VH Jigger. De med skygge markerede bade behandles vha. membranfiltrering

På grund af overslæb fra trin til trin i forbehandlingen vil det organiske stof fordeles over de tre første bade. I tabel 7 er markeret, hvilke bade der skulle behandles i membrananlægget.

COD indholdet i de tre anførte bade stammer dels fra nedbrudt slette, dels fra bomuldens naturlige ledsagestoffer og til en vis grad fra anvendte kemikalier. Fra faglitteraturen kendes erfaringstal, som siger, at COD i spildevand fra afsletning ligger omkring 92 g/kg tekstil, og at COD fra spildevand efter blegning ligger omkring 140 g/kg tekstil.

Et teoretisk bud på vandkvaliteten fra de anførte tre bade er altså 232 g COD/kg tekstil, svarende til 33g COD/l, omkring neutral pH og en temperatur på 90°C.

Kvantiteten anslås til 4 m³ af hvert bad pr. dag, dvs. ca. 12 m³/dag.

4.3 Egnede membraner

Udfra projektdeltagernes erfaring og i samråd med en membranleverandør er der udvalgt to membrantyper, som vurderes at have potentiale til opgaven.

I tabel 8 er leverandør data på de anvendte membran spiralmoduler opsummeret.

Tabel 8:
Leverandør data på de anvendte Duratherm Excel elementer.

* Procentuel tilbageholdelse af de fleste almindeligt forekommende ioner (herunder natrium, calcium, magnesium, kalium, sulfat, klorid og bicarbonat) ved 8 bar og 25°C.

Som det ses, er der tale om to forskellige membrantyper, en nano filtrerings membran (NF) og en omvendt osmose membran (RO). RO membranen er den tætteste og således den med den bedste tilbageholdelse, men også den af de to, der vil kræve det største drifttryk for den samme produktion af rent vand. Begge de valgte membraner er tyndfilm membraner karakteriseret ved at være meget glatte. Erfaringsmæssigt kan disse modstå besmudsning (fouling) i længere tid end andre membrantyper, der er mere ru i overfladen.

4.4 Pilotskalaforsøg

4.4.1 Beskrivelse af pilotskalaanlægget

Enzymafslettevandet blev forfiltreret igennem et Sweco-filter svarende til det i figur 5 viste. Rystefilteret blev efterfulgt af et 10m posefilter og to filterpatroner på hhv. 10m og 5m .

Membrananlægget blev leveret af UNION Filtration i Nakskov. Rørføringer er i ¾" rustfri stål og syrefast stål. Der er plads til 1 stk. Ø 4" og 40" langt spiralopvundet membranelement. Anlægget er bestykket med to pumper, én trykgivende og én til at drive recirkulationsflowet (figur 10).

Figur 10:
Pilot membranfiltreringsanlæg, type Romedi, Union Filtration. (www.uniqfil.dk)

4.4.2 Formål med pilotskalaforsøg

Det overordnede formål var at kunne vurdere egnethed og pris for recirkulering af det opsamlede procesvand fra den enzymatiske forbehandling ved hjælp af filtrering i DESAL 4040 DK eller SG modul.

Trykstabilisering af membranen. Måling af vandflux ved 2, 4, 6 bar og 25° C.

Forsøgskørsel ved så høj temperatur som muligt. Indstilling af fornuftig opkoncentreringsgrad. Valg af passende flux, hvor der ikke er limiting flux. Måle tryktab og retention ved forskellige flowhastigheder. Valg af et passende flow.

4.4.4 Faste driftparametre

Relevante forsøgsomstændigheder og resultater summeres i det følgende.

Forfiltrering

Forfiltreringen fungerede til formålet, om end noget omstændelig i den opstilling der var mulig. Konsekvensen heraf var, at vandtemperaturen faldt fra ca. 90°C i afslettebadet til en drifttemperatur i membrananlægget på 60-65°C.

Fiberindholdet i afslettevandet fra forskellige varer kunne variere meget afhængig af varens kvalitet, men Sweco-filteret formåede i kombination med patronerne på overbevisende måde at holde fibre ude af pilotanlægget.

Recirkuleringsflow

Fra omkring 0,5 til 1,1 bar differenstryk over elementet var fluxen ligefrem proportional med differenstrykket. Da det maksimale differenstryk, der anbefales af leverandøren, var ca. 1 bar, blev modulet drevet ved dette maksimale differenstryk – svarende til et recirkuleringsflow over modulet på ca. 6 m³/h.

Permeatflux

Driften af membrananlægget ved de enkelte forsøg varierede meget, afhængig af startbulken. Ikke blot varierede startbulkens COD fra 22 g/l til 68 g/l – typisk lavest efter afsletning af produkter fra Sverige, mens varer fra Baltikum havde et meget højt indhold af slette. Ligeledes kunne det konstateres, at bulkens viskositet varierede, også uafhængigt af COD værdien.

Permeatproduktionen fra repræsentative forsøg med NF membranen hhv. med RO membranen er illustreret i figur 11 hhv. 12. Det ses, at NF membranen producerer mellem 30 og 40% mere permeat end RO membranen ved samme koncentration af COD i det behandlede vand.

Figur 11:
NF membran, drifttryk 10 bar, temperatur 60-65°C.

Figur 12:
RO membran, drifttryk 20 bar, temperatur 60-65°C.

Den forventelige gennemsnitsflux på NF membranen forventes at ligge omkring
25 l/m²h og for RO membranen omkring 15 l/m²h.

Retention

Repræsentative retentioner for NF membranen hhv. RO membranen er vist i figur 13 hhv. 14.

Det ses tydeligt, at der er tale om to meget forskellige membraner. Medens NF membranen kun holder mellem 94 og 97% af COD tilbage, holder RO membranen altid over 99% tilbage.

Figur 13:
NF membran, drifttryk 10 bar, temperatur 60-65°C.

Figur 14:
RO membran, drifttryk 20 bar, temperatur 60-65°C.

COD i permeatet fra NF membranen forventes at ligge på 3-4 g/l, medens den for RO membranen altid er under 1 g/l.

Det vurderes, at der generelt kan koncentreres op til en COD værdi på ca. 150 g/l svarende til en opkoncentrering på mellem 3 og 6 gange, afhængig af startkoncentrationen i afslettevandet.

Rensning af membranmodulerne

Umiddelbart efter hvert forsøg skylledes membranelementerne med ca. 70°C varmt vand. Der er ikke anvendt rensekemikalier. Membrananlægget har aldrig henstået med enzymafslettevand i, men er efterladt efter grundigt skyl med rent varmt vand. Før hvert forsøg blev rentvandsfluxen målt, og denne var tæt på konstant i alle forsøg med samme membran.

4.5 Konklusion på membranfiltrering af enzymatisk afslettevand

Nano eller omvendt osmose membraner kan anvendes til at separere den meget stærkt nedbrudte stivelse fra procesvandet fra enzymatisk afsletning af vævede bomuldsvarer.

Fluxen forventes ved 60°C at ligge omkring 25 l/m²h (10 bar) for nano membranen og omkring 15 l/m²h (20 bar) for omvendt osmose membranen. Et fuldskalaanlæg forventes at kunne drives ved 80-85°C. En temperaturstigning på de nævnte 20°C i forhold til pilotforsøgene resulterer erfaringsmæssigt i en stigning i fluxen på omkring 50% ved samme eller reduceret tryk. Hertil kommer væsentlige gevinster ved reduceret viskositet samt nedsat rensningsfrekvens ved højtemperaturdrift.

Det varme permeat fra nano membranen forventes at have en COD på 3-4 g/l og fra omvendt osmose membranen omkring 0,5 g/l. Det blødgjorte og varme permeat forventes hermed at have en kvalitet, der kan genbruges i næste afslettebad. Permeatet vil have et vækstpotentiale og bør derfor ikke henstå. Nedkøling til 20-30°C og henstand vil uden tvivl resultere i vækst i genbrugsvandet. Optimalt bør hele filtreringsprocessen samt genbruget foregå ved 85-90°C. Herved opnås ud over de førnævnte driftsmæssige gevinster også et væsentligt energigenbrug i næste afslettebad, og risikoen for vækst i genbrugsvandet reduceres markant.

Koncentratet forventes at have et COD på omkring 150 g/l. Det organiske stof vil være særdeles let nedbrydeligt og kan være velegnet som vækstmedie i såvel denitrifikationsanlæg som i anaerobe biogasreaktorer.

Membranmodulerne kan i henhold til erfaringen fra pilotforsøgene oprenses alene med 70-80°C varmt vand uden anvendelse af rensekemikalier.

5. Remanenshåndtering

Mulighederne for en miljømæssig hensigtsmæssig håndtering af remanensen fra en membranfiltrering er undersøgt. Denne aktivitet fremgår ikke af planen for projektet, men er væsentlig for en løsning i praksis.

To mulige disponeringer af remanensen falder lige for: kulstofkilde til denitrifikation eller substrat til biogasudrådning, idet disse vil kombinere bortskaffelsen med andre miljømæssige gevinster end den umiddelbare besparelse i energiforbruget på renseanlægget.

5.1 Kulstofkilde til denitrifikation

Denitrifikationsanlæg er i dag en almindelig del af de fleste kommunale renseanlæg. For at holde denitrifikationsprocessen i gang indkøbes og tilsættes forskellige, lokalt tilgængelige, letomsættelige kulstofkilder – f.eks. har der i en længere periode været anvendt methanol fra det lokale bryggeri på Helsingør renseanlæg. Hvis det er muligt at anvende koncentratet fra membrananlægget i denitrifikationsanlægget på renseanlægget opnås tre fordele for renseanlægget. For det første spares energi til beluftning i det biologiske rensetrin ved ikke at skulle behandle de store mængder organisk stof tilført fra NBF. For det andet doseres det energiindhold, der før har været en belastning i den biologiske behandling, direkte i denitrifikationsanlægget, hvor der er brug for det. For det tredje skal renseanlægget ikke indkøbe en letomsættelig kulstofkilde til denitrifikationsanlægget.

Spildevandsprøver fra det mest koncentrerede bad (bad 0) har været testet på Vandkvalitetsinstituttet, ATV.

Undersøgelsen kan betragtes som en indledende test. Den viser, at COD-indholdet ser ud til at være velegnet som kulstofkilde til denitrifikation.

Testen viser, at 10-20% af COD-indholdet er letomsætteligt med samme denitrifikationshastighed som acetat (dvs. omsætter nitrat til atmosfærisk kvælstof lige så hurtigt som ved acetat). Resten af COD'en er langsommere omsættelig med hastigheder på 40-45% af acetat, fordi den først skal hydrolyseres. Omsætningshastigheden vurderes dog at være ganske god til formålet.

5.2 Substrat for biogasanlæg

Anaerob udrådning med biogasproduktion anses for at være den miljømæssigt optimale metode til håndtering af koncentratet. Forudsat at koncentratet overholder krav for tilledning til biogasanlæg, ligger potentialet for forgasning af de 160 tons COD pr. år, med en virkningsgrad på 80 % i gasproduktionen, på omkring 32 tons biogas (methan) pr. år.

Som en af mulighederne for at anvende remanensen fra ultrafiltreringen har anvendelse som substrat for biogasproduktion været undersøgt.

Der er blevet udført analyser af indholdet af tungmetallerne cadmium, kviksølv, bly og nikkel, og koncentrationerne ligger på ca. 10% eller derunder af grænseværdien i slambekendtgørelsen (Miljø- og Energiministeriets Bekendtgørelse nr. 823 af 16. september 1996). Der synes således ikke at være miljømæssige problemer forbundet med evt. levering af remanensen til biogasanlæg.

En prøve med et tørstofindhold på ca. 2% er blevet testet på Herning Kommunale Værker, som evt. ville være interesseret i at aftage remanensen fra membranfiltreringen. Ved forsøgsudrådningen fandtes et gasudbytte på ca. 10 Nm³/ton, samtidig med at det påvistes, at remanensen er uhyre letomsættelig og ikke indeholder stoffer, der kan have en negativ effekt på biogasprocessen. Produktet er således i en mere koncentreret form særdeles velegnet som substrat for biogasproduktion.

6. Fuldskalaanlæg

6.1 Indledning

Følgende data er i øvrigt gældende for anlægget:

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 90^oC og i alt 8,5 m³ vand fra første skyl ved 20 – 30^oC, 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

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 60^oC 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 60^oC. 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:

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.

7. Referencer

[1] Trauter, J. & Böttle, H. Melliand: Textilberichte 73 (1992) 318-25

[2] Seekamp, M.: Textilveredlung 25 (1990) 125-29.

[3] Trauter, J. et al.: Textil Praxis International 46 (1991) 434-37

[4] Trauter, J.: Textilveredlung 25 (1990) 27-30

Bilag A: Tegning af APV anlæg

Bilag B: Beskrivelse af membrananlæg

1.1. Hovedkomponenter

Længde: 4,5 meter
Bredde:3,7 meter
Højde: 4,0 meter (5 m³ batch/CIP tank)