DE19544336A1 - Verfahren zur Aufbereitung von Brüdenkondensat mittels Umkehrosmosemembranen - Google Patents
Verfahren zur Aufbereitung von Brüdenkondensat mittels UmkehrosmosemembranenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufberei
tung von Abwasser mit niedermolekularen organischen Ver
bindungen, wie beispielsweise von Brüdenkondensat.
Beim Kochen der Würze in einer Brauerei werden ca. 8-15%
der Ausschlagwürze eingedampft. Dieser Dampf (Brüden) ist
in der Vergangenheit über Dach weggelassen worden. Da der
Brüden starke Geruchsemissionen verursacht, ist man seit
einiger Zeit verstärkt dazu übergegangen, den Brüden zur
Emissionsminderung zu kondensieren und als Abwasser in die
betriebliche Kanalisation einzuleiten. Die Einleitung als
Abwasser ist erforderlich, da das Brüdenkondensat mit
organischen Verbindungen verunreinigt ist.
Bei der Kondensation des Brüden läßt sich eine bessere
Energieausnutzung dadurch erreichen, daß der Brüden zu
nächst mechanisch verdichtet (Brüdenverdichtung) und an
schließend in einem Wärmetauscher kondensiert wird. Die
dabei abgegebene Wärme wird zum Kochen der Würze ver
wendet.
Das Brüdenkondensat fällt mit einem konstanten Volumen
strom während des gesamten Kochvorgangs an. Es ist prak
tisch frei von anorganischen Komponenten (Salzen) und
besitzt einen während des Kochens sich zeitlich ändernden
und insbesondere abnehmenden chemischen Sauerstoffbedarf
(CSB) von 800-350 mg O2/l. Die Temperatur nach dem vorste
hend genannten Wärmetauscher zur Restwärmenutzung beträgt
30-35°C. Damit geht neben der Wassermenge auch eine er
hebliche Energiemenge ungenutzt ins Abwasser und bereitet
hier vor allem wegen der hohen Temperatur Probleme.
In einem in der Brauwelt Nr. 28 (1991), S. 1212-1218 er
schienenen Artikel von R. Meyer-Pittroff, Weihenstephan)
werden die organischen Inhaltsstoffe des Brüden mit Ester,
Ketone, Terpene, Alkohole, Aldehyde, Furane, und Alkane
angegeben Desweiteren wird das beim Kochvorgang entste
hende DMS (Dimethylsulfid) als bedenkliche Komponente
genannt. Im Kondensat, welches frei von suspendierten
Teilchen ist, liegen die organischen Inhaltsstoffe in
gelöster Form vor.
Die organischen Komponenten im Brüdenkondensat verursachen
einen sehr bitteren Geschmack und einen unangenehmen Ge
ruch. Aus diesem Grund kann das Brüdenkondensat nicht im
Kochprozeß wiederverwendet werden.
Abwässer mit einer ähnlichen Zusammensetzung wie vorste
hend für Brüdenkondensat angegeben fallen auch in anderen
Produktionsprozessen, beispielsweise bei der Lebensmittel
herstellung und insbesondere bei der Käseherstellung oder
beim "Duschen und Kühlen von Wurst" an. Das sog. Wurst
duschen dient zur Abkühlung der Würste nach dem Räuchern
und Kochen. Bei diesem Vorgang gehen geringe Mengen an
Verunreinigungen von der Wursthaut in das zur Kühlung
benutzte Wasser, so daß dieses in der Lebensmittelin
dustrie nicht weiterverwendet werden kann.
Auch im Bereich der Entsorgung können Abwässer mit einer
Verunreinigung ähnlich der von Brüdenkondensaten anfallen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Aufbereitung von Abwasser mit niedermolekularen orga
nischen Verbindungen, wie beispielsweise von Brüdenkonden
sat, anzugeben, durch das das Abwasser so gereinigt werden
kann, daß es zumindest zum größten Teil wiederverwendet
werden kann.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im An
spruch 1 angegeben. Erfindungsgemäß wird das Abwasser über
eine Membran und insbesondere eine Löslichkeitsmembran mit
einer molekularen Trenngrenze gegen organische Stoffe, die
kleiner als 500 Dalton ist, geleitet. Das Permeat wird
wiederverwendet, während das Retentat entsorgt wird.
Als Löslichkeitsmembran kann eine Umkehrosmosemembran oder
eine Pervaporationsmembran verwendet werden. Der Begriff
Umkehrosmosemembran schließt dabei auch die im angelsäch
sischen Sprachgebrauch als "loose reverse osmosis"-Mem
brane bezeichneten Membrane ein, die im deutschen Sprach
gebrauch als Nanofiltrationsmembrane bezeichnet werden.
Der Rückhalt der organischen Stoffe ist vom Trennverhalten
der eingesetzten Membran abhängig:
Umkehrosmosemembranen und Permeationsmembranen trennen die organischen Stoffe nach dem Lösungs-Diffusions-Prinzip. Der Rückhalt hängt hier für die einzelnen organischen Stoffe von der Löslichkeit und der Diffusion in der Mem bran ab. Die sogenannten "loose reverse osmosis-Membranen" (Nanofiltrationsmembranen) halten die organischen Stoffe zusätzlich aufgrund ihrer Oberflächenladungen zurück. Die Trenngrenze der Membran wird von der Ladung und dem Molekulargewicht der organischen Stoffe bestimmt.
Umkehrosmosemembranen und Permeationsmembranen trennen die organischen Stoffe nach dem Lösungs-Diffusions-Prinzip. Der Rückhalt hängt hier für die einzelnen organischen Stoffe von der Löslichkeit und der Diffusion in der Mem bran ab. Die sogenannten "loose reverse osmosis-Membranen" (Nanofiltrationsmembranen) halten die organischen Stoffe zusätzlich aufgrund ihrer Oberflächenladungen zurück. Die Trenngrenze der Membran wird von der Ladung und dem Molekulargewicht der organischen Stoffe bestimmt.
Bei der Behandlung von Abwässern, wie sie bei der Herstel
lung von Lebensmitteln anfallen (Anspruch 2), also bei
spielsweise des bereits erwähnten Brüdenkondensats oder
von bei der Käseherstellung anfallendem Abwasser, werden
mit Membranen mit einer Trenngrenze von 500 Dalton, wie
sie für "loose reverse osmosis-Membranen" typisch ist, nur
CSB-Rückhalte bis ca. 38% erreicht.
Mit Membranen, deren Trenngrenze bei 200 Dalton liegt, und
insbesondere mit Umkehrosmosemembranen können, wie erfin
dungsgemäß erkannt worden ist, CSB-Rückhalte von minde
stens 70% erreicht werden. Mit geeigneten Umkehrosmose
membranen lassen sich die niedermolekularen Verbindungen
bis auf einen kleinen Rest entfernen, so daß diese in
diesem Anwendungsfall besonders bevorzugt sind.
Bei der Behandlung von Abwasser, wie es bei der Klär
schlamm- oder Müllbehandlung oder bei der Kühlung von
Wurst (Wurstduschen) anfällt, können dagegen je nach Zu
sammensetzung des Abwassers Nanofiltrationsmembranen vor
teilhafter sein.
In jedem Falle lassen sich mittels geeigneter Löslich
keitsmembranen die niedermolekularen Verbindungen bis auf
einen kleinen Rest entfernen. Vorzugsweise kann das so
gewonnene salzfreie Wasser in den Produktionsprozeß zu
rückgeführt werden (Anspruch 6).
Alternativ kann das Wasser für Reinigungszwecke oder bei
spielsweise als Wasser für die Bandschmierung verwendet
werden. Natürlich kann es auch in das Abwasser eingeleitet
werden (Ansprüche 6 bis 8).
Das Retentat kann entweder im betriebseigenen Kraftwerk
verbrannt oder in einer anaeroben Abwasserreinigungsanlage
aufbereitet werden. Ferner kann das Retentat weiter einge
dampft oder einer Pyrolyse zugeführt werden (Ansprüche 9
bis 12).
Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur in Braue
reien, sondern auch bei anderen Produktionsprozessen (z. B.
bei der Käseherstellung) eingesetzt werden, bei denen
Brüdenkondensat anfällt.
Auch im Bereich der Entsorgung können Abwässer ähnlich
Brüdenkondensaten anfallen, die mittels des erfindungsge
mäß eingesetzten Membrantrennverfahrens aufbereitet werden
können. In diesem Fall wird das gewonnene Wasser (Permeat)
vorzugsweise in das Abwasser eingeleitet, das Retentat
kann entweder weiter eingedampft, der Pyrolyse oder einer
Verbrennung zugeführt oder in einer anaeroben Abwasserrei
nigungsanlage aufbereitet werden,
Zur weiteren Reinigung des Permeats insbesondere von Geruch- und Geschmacksstoffen kann dieses über einen Adsorber geleitet werden der insbesondere ein Aktivkohle- Adsorber sein kann (Ansprüche 13 und 14).
Zur weiteren Reinigung des Permeats insbesondere von Geruch- und Geschmacksstoffen kann dieses über einen Adsorber geleitet werden der insbesondere ein Aktivkohle- Adsorber sein kann (Ansprüche 13 und 14).
Der Membranprozeß zur Aufbereitung soll im folgenden kurz
für die Aufbereitung von Brüdenkondensat, wie es bei der
Bierherstellung anfällt beschrieben werden. Bei der Aufbe
reitung von Bier-Brüdenkondensat handelt es sich im übri
gen um einen besonders bevorzugten Anwendungsfall der
Erfindung.
Das Brüdenkondensat wird über eine Membran geführt. Das
durch die Membran hindurchtretende Wasser ist das soge
nannte Permeat, das von der Membran zurückgehaltene Wasser
das sogenannte Retentat oder Konzentrat.
Als Membran werden vorzugsweise Umkehrosmosemembranen aus
Polyamid verwendet, die je nach Ausführung zwischen 98 und
99,5% des NaCl rückhalten. Der Rückhalt CSB beträgt je
nach Ausführung und Hersteller ca. 60 bis ca. 75%, die
Permeabilität bei 20 bar beträgt 1,1 bis 2,0 l/(m2hbar).
Da das filtrierte Brüdenkondensat praktisch salzfreies
Wasser ist, kann es vorzugsweise in der Produktion (z. B.
beim Einmaischen) wieder eingesetzt werden. Hier kann auch
die Restwärme des Wassers optimal genutzt werden. Alterna
tiv dazu läßt sich das zurückgewonnene Wasser auch als
Vorreinigungswasser, Wasser für die Bandschmierung im
Flaschenkeller oder für sonstige Reinigungszwecke ver
wenden.
Die bei der Filtration entstehende Menge Retentat - 10 bis
20% des anfallenden Brüdenkondensats - kann entweder im
betriebseigenen Kraftwerk verbrannt oder in einer anaero
ben Abwasserreinigungsanlage aufbereitet werden.
Abwässer ähnlich wie Brüden oder Brüdenkondensate fallen
auch in der Entsorgung an. Hier soll beispielhaft auf die
Klärschlamm- oder Müllbehandlung eingegangen werden:
Zur Vorbereitung auf eine Vergasung (Pyrolyse) oder Ver brennung werden die zu behandelnden Stoffe getrocknet. Der entstehende Brüden ist sehr geruchsintensiv und sollte daher kondensiert werden. Die Inhaltsstoffe des Brüdenkon densats sind wie in der Produktion hauptsächlich nieder molekulare organische Verbindungen.
Zur Vorbereitung auf eine Vergasung (Pyrolyse) oder Ver brennung werden die zu behandelnden Stoffe getrocknet. Der entstehende Brüden ist sehr geruchsintensiv und sollte daher kondensiert werden. Die Inhaltsstoffe des Brüdenkon densats sind wie in der Produktion hauptsächlich nieder molekulare organische Verbindungen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in der Entsorgung
ein Permeat gewonnen werden, das die Grenzwerte für die
Einleitung in öffentliche Abwasserkanäle unterschreitet.
Das Retentat kann entweder eingedampft oder direkt der
Pyrolyse oder einer Verbrennung zugeführt werden.
Aufgrund der vorstehenden Beschreibung ist ein auf dem
einschlägigen Gebiet tätiger Fachmann in der Lage, die
Erfindung unter Verwendung bekannter Membranen auszu
führen. Deshalb wird auf eine weiter ins Detail gehende
Beschreibung verzichtet.
Claims (14)
1. Verfahren zur Aufbereitung von Abwasser mit nieder
molekularen organischen Verbindungen, wie beispielsweise
von Brüdenkondensat,
dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser über eine Membran
mit einer molekularen Trenngrenze gegen organische Stoffe,
die kleiner als 500 Dalton ist, geleitet wird, und daß das
Permeat wiederverwendet und das Retentat entsorgt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß als Membran eine Löslichkeits
membran, nämlich eine Umkehrosmosemembran oder eine Perva
porationsmembran mit einer Trenngrenze von 200 Dalton
verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser bei der Herstel
lung von Lebensmitteln anfallendes Abwasser ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser der Lebensmittel
industrie Brüdenkondensat wie z. B. bei der Herstellung von
Bier und bei der Käseherstellung oder bei der Kühlung von
Wurst ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser Kondensat ist,
das bei der Klärschlamm- oder Müllbehandlung anfällt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Permeat unmittelbar bei
der Herstellung wiederverwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Permeat direkt oder in
direkt in das Abwasser eingeleitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Permeat für Reinigungs
zwecke wiederverwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Retentat verbrannt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Retentat anaerob zu Biogas
umgewandelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Retentat weiter eingedampft
wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Retentat einer Pyrolyse
zugeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Permeat über einen
Adsorber geleitet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorber ein Aktivkohle-
Adsorber ist.
Priority Applications (1)
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DE19544336A DE19544336A1 (de) | 1994-11-29 | 1995-11-28 | Verfahren zur Aufbereitung von Brüdenkondensat mittels Umkehrosmosemembranen |
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ID=6534407
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DE19544336A Withdrawn DE19544336A1 (de) | 1994-11-29 | 1995-11-28 | Verfahren zur Aufbereitung von Brüdenkondensat mittels Umkehrosmosemembranen |
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DE4442393A Revoked DE4442393C1 (de) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | Verfahren zur Aufbereitung von Brüdenkondensat mittels Umkehrosmosemembranen |
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