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Genaue Bilanz ermöglicht das Sparen

Für ein optimiertes Wassermanagement in einem Brauereibetrieb müssen nicht allein Zufuhr und Abfuhr unter die Lupe genommen werden. Ebenso wichtig ist es, die verschiedenen Abwasserqualitäten zu erfassen.

von Alimenta Import

Angesichts hoher Wasser- und Energieverbräuche motivieren ökonomischer Druck und/oder lokale Verfügbarkeitsengpässe u.a. zur Einrichtung eines umfassenden prozessintegrierten Wassermanagementsystems als ein wertvolles Instrument zur Optimierung der Wasser- und Abwassersituation. Grundlage dieses Systems sind die Erfassung und Darstellung aller Wasserverbrauchs- und Abwasseranfallstellen in einem Lageplan mit Zuordnung zu den Abteilungen der Brauerei und den zugehörigen Verfahrensschritten. Dabei sollten neben den (Ab-)Wassermengen verschiedener Verbraucher bzw. Abwassererzeuger möglichst die verschiedenen (Ab-)Wasserqualitäten (z.B. Organik- und Salzbe­lastung, Kalt- und Heisswasser) miterfasst werden. Auf der Basis einer Wasserbilanz ­lassen sich brauereitypische als auch indivi­duelle, von der jeweiligen betriebsspezifischen Prozesstechnik und von den jeweiligen Rahmenbedingungen zur Wasserversorgung und Abwasserentsorgung abhängige Einsparpotenziale erkennen. Eng damit verknüpft sind häufig zudem Möglichkeiten zur Energieeinsparung, z.B. im Falle der Wiederverwendung von warmem Brauchwasser.
Eine erfolgversprechende Strategie zur kontinuierlichen Optimierung des Wasser­verbrauchs und des Abwasseranfalls sollte aus den folgenden drei hierarchisch gegliederten Schritten bestehen:

Schritt 1: Technische Verbesserungen
Technische Verbesserungen an Einrichtungen und Apparaten sowie Optimierung von Verfahrensprozessen, z.B. durch optimierte Strategien, Frequenzen und Messtechnik von Reinigungs- und Regenerationsprozessen oder durch Auswahl der richtigen Anlagentechnik und -technologie, insbesondere bei der Wasseraufbereitung, im Bereich der Abfüllung und bei der CIP-Reinigung. Konkrete Beispiele in der Brauerei sind:
¦ Der Abschluss der Vorspülung bzw. der Zwischenspülung kann durch optische Verfahren nach Ausspülen des abgelösten Schmutzes bzw. anhand der Leitfähigkeit und des pH-Wertes im Ablauf bestimmt werden.
¦ Verbesserungen der Phasentrennung ­können z. B. durch Einsatz optischer Messmethoden erzielt werden. Dadurch fallen Sicherheitsspülzeiten zur Verhinderung unerwünschter Vermischungen weg.
¦ Die im Bereich der Flaschenreinigung ein­gesetzte Spülwassermenge in der Frischwasserspritzung der Flaschenwaschmaschine sollte an den momentanen Flaschendurchsatz (bei gleichbleibender Frischwassermenge pro Flasche) angepasst und damit minimiert werden.
¦ Durch die Optimierung von CIP-Installatio­nen im Hinblick auf Vermeidung von toten Enden und Änderungen des Durchmessers kann unnötiges Vermischen von verschiedenen Phasen verhindert werden, was zur Folge hat, dass Spülwasser eingespart wird.
¦ Wahl der grundlegenden Reinigungsstra­tegie (z.B. verlorene Reinigung, Stapelreinigung), z.B. in Abhängigkeit von Länge der Leitungswege und/oder von produktspezifischen Reinigungsanforderungen.
¦ Es sollte die «richtige» Wasseraufbereitungstechnologie gewählt werden (z.B. reicht ggf. eine einfache Aufhärtung anstelle einer ­Entkarbonisierung, und im Falle der Umkehrosmose muss aufgrund des grossen Konzentratvolumenstroms beachtet werden, dass diese Technik von vornherein zu einem erhöhten Wasserverbrauch führt).
¦ Überprüfung und ggf. Reduzierung der ­Regenerations- bzw. Spülfrequenzen von ­Ionenaustauschern und Eisen-/Mangan-­Filtern, ggf. verbunden mit dem Einbau von optimierter Messtechnik.

Schritt 2: Wasser für «sekundäre Zwecke
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Wiederverwendung von gebrauchtem, ggf. warmem Wasser ohne aufwendige Aufbe­reitung für «sekundäre Zwecke» mit geringeren Qualitätsansprüchen, z.B. Wässer der Flaschenreinigung zu Aussenreinigungen von Kästen oder Mehrwegfässern (Kegs) bzw. geeignete Fraktionen von Regenerationsschritten von Ionenaustauschern zum Rückspülen von Kiesfiltern. Ein weiteres konkretes Beispiel in der Brauerei ist der Wiedereinsatz von Nach- und Zwischenspülwässern aus der CIP-Reinigung bei vorgelagerten Reinigungsschritten.

Schritt 3: Recycling für Brauchwasser
Wiederverwendung von gebrauchtem Wasser nach geeigneter Aufbereitung (Wasserkreisläufe und «End of pipe»-Ansätze), z.B. pro­zess­integrierte Kreisläufe in Bereichen der Wasseraufbereitung und der Abfüllung sowie Recyclinganlagen nach einer voll- oder teil­biologischen Klärung mit anschliessender Wiederverwendung als Brauchwasser in Anwendungen ohne Produktkontakt (z.B. in der Kesselanlage, bei der CO2-Produktion und/oder bei den Verdunstungskondensatoren).
Diese Massnahmen beinhalten einen unterschiedlich hohen technischen Aufwand, der ihre Wirtschaftlichkeit limitiert. Der geringste Aufwand und somit die höchste wirtschaftliche Effektivität lässt sich in der Regel durch eine Optimierung der Anlagen bzw. Prozesse erreichen. So sind z.B. moderne Anlagen und optimierte Rins- und besonders CIP-Prozesse sowie eine moderne Flaschenreinigung unumgänglich, um optimierte Wasserverbrauchszahlen zu erreichen.
Die zweite Stufe stellen Massnahmen basierend auf einer Wiederverwendung ohne Aufbereitung zu Sekundärzwecken dar. Hier gilt es, Kenntnisse im Bereich der anfallenden Mengen, der Qualität und der mikrobio­logischen Qualität zu erlangen, um solche ­Wässer gezielt und möglichst zeitnah einem Sekundärzweck zuzuführen. Eine übergeordnete Rolle kommt hier besonders in klimatisch warmen Ländern dem biologischen ­Status und damit der Speicherfähigkeit dieser Wässer zu, und auch der Kostenaufwand zusätzlicher Tanks sollte je nach Anwendungsfall betrachtet werden.
Das Recycling von Wasser stellt das technisch aufwendigste Instrument zur Wassereinsparung dar. Generell kann hier zwischen dem Recyceln eines einzelnen Prozesswasserstroms und dem Recyceln eines Ablaufs nach biologischer Teilklärung bzw. Vollklärung ­unterschieden werden.
Vergleichbar zu einem optimierten Wassermanagement kommt auch der Abwasser­behandlung eine massgebliche wirtschaftliche Bedeutung zu. Neben der notwendigen Erfüllung rechtlicher Vorgaben ergeben sich hier eine Reihe von Kosteneinsparungsmöglichkeiten durch die Wahl einer an die spezifischen lokalen Begebenheiten angepassten Abwasserbehandlungstechnologie. Dabei reicht im Falle von Brauereien die Bandbreite von gebührensenkenden Neutralisationsanlagen über belüftete Einbeckenanlagen bis hin zu der modernen Anaerobtechnologie mit geringster Klärschlammbildung und optimaler Energieeffizienz. Letztere wird ermöglicht durch die Produktion von Biogas, das zur Kesselfeuerung und/oder zur Stromerzeugung eingesetzt werden kann.
*?Der Autor arbeitet an der Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei (VLB) in Berlin.

Literatur: 1. Kunzmann, C., Ahrens, A.: Water – feedstock number 1 and a significant economic factor, Brauwelt International 1, 2007.
2. Merkblatt DWA M 732 «Abwasser aus Brauereien», DWA-Arbeitsgruppe IG 2.10 «Brauereien», Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V., Hennef, Erscheinung voraussichtlich 2010.
3. Kunzmann, C., Ahrens, A.: Spannungsfeld zwischen Ökonomie und Reinigung – CIP-Anlagen: Bilanzierung, Einsparpotenziale und Reinigungskontrolle, Brauindustrie 3, S. 24 – 27, 2006.
4. Kunzmann, C., Schneider, J., Schildbach, S., Ahrens, A.: Wasserrecycling bei der Flaschenreinigungs­maschine, Brauwelt 21, S. 624 – 631, 2005.
5. Leitfaden «Anaerobe Kläranlagen in Brauereien», Arbeitsgruppe «Brauereikläranlagen» im Umweltausschuss des Deutschen Brauerbundes.