BVT-Merkblatt zu Abwasser- und Abgasbehandlung
BVT-Merkblatt zu Abwasser- und Abgasbehandlung BVT-Merkblatt zu Abwasser- und Abgasbehandlung
2.2.3.1 Risk Assessment……………………….43 2.2.3.2 Benchmarking…………………………44 2.2.3.3 Life Cycle Assessment (LCA)…………44 2.2.4 Safety and Emergency Tools………………..45 2.2.4.1 Managing Fire-fighting Water and Major Spillages…………………………………………45 2.2.4.2 Pollution Incident Response Planning...47 3 APPLIED TREATMENT TECHNOLOGY…….49 3.1 Information Presented in this Chapter……………49 3.2 Information on Costs in this Horizontal Document ………………………………………………………...50 3.2.1 Total Installed Costs vs Supplier Equipment Costs………………………………………………..50 3.2.2 Greenfield Costs vs Retrofitting Costs……...51 3.2.3 Capital Costs vs Operating Costs…………...52 3.2.4 Initial Emission Control Costs vs Incremental Control Costs……………………………………….53 3.3 Waste Water Treatment Techniques……………..53 3.3.1 Process-Integrated Measures………………..53 3.3.1.1 Counter-current Extraction as an Example of Water-saving Processes…………….53 3.3.1.2 Multiple Use and Recirculation Operations……………………………………….53 3.3.1.3 Indirect Cooling with Vapour Phases…54 3.3.1.4 Waste Water-free Processes for Vacuum Generation……………………………………….54 3.3.1.5 Waste Water-free Processes for Exhaust Air Cleaning…………………………………….55 3.3.1.6 Substance Recovery or Retention from Mother Liquors or by Optimised Processes……..55 3.3.1.7 Use of Low-contaminated Raw Materials and Auxiliaries…………………………………..56 3.3.2 Flow Balancing……………………………...56 3.3.3 Storage or Retention Capacity for Failure Events………………………………………………57 3.3.4 End-of-Pipe Techniques…………………….59 3.3.4.1 Insoluble Contaminants / Mechanical Separation……………………………………….62 3.3.4.1.1 Grit Separation of Solids…………..62 3.3.4.1.2 Sedimentation of Solids……………64 3.3.4.1.3 Air Flotation……………………….68 3.3.4.1.4 Filtration…………………………...73 3.3.4.1.5 Microfiltration and Ultrafiltration…77 3.3.4.1.6 Oil-Water Separation………………80 3.3.4.2 Soluble Non-biodegradable or Inhibitory Contaminants / Physico-Chemical Treatment…..84 3.3.4.2.1 Precipitation……………………….84 3.3.4.2.2 Crystallisation……………………..87 3.3.4.2.3 Chemical Oxidation……………….90 3.3.4.2.4 Wet Air Oxidation…………………94 3.3.4.2.5 Supercritical Water Oxidation (SCWO)………………………………………98 2.2.3.1 Risikobewertung………..…………….43 2.2.3.2 Benchmarking………………..………44 2.2.3.3 Lebenszyklusanalyse (LCA)………....44 2.2.4 Sicherheits- und Notfallinstrumente……...45 2.2.4.1 Management von Löschwasser und von bedeutenden unbeabsichtigten Freisetzungen..45 2.2.4.2 Umweltschadensfall-Abwehrplan…...47 3 ANGEWANDTE BEHANDLUNGSTECHNOLO- GIE…………………………………………………49 3.1 In diesem Kapitel enthaltene Information……..49 3.2 Informationen zu den Kosten in diesem Horizontaldokument……………………..…………..50 3.2.1 Gegenüberstellung der Gesamtkosten zu den Kosten für die gelieferten Anlagen/Einrichtungen………………………………………………….50 3.2.2 Kosten für neue Anlagen “auf der grünen Wiese” im Vergleich zu den Kosten für die Nachrüstung bestehender Anlagen…………….………51 3.2.3 Gegenüberstellung von Kapital- und Betriebskosten…………..…………………………52 3.2.4 Gestehungskosten für erste Anlagen zur Emissionsminderung im Vergleich zu zusätzlichen Kosten bei bestehenden Anlagen……….………..53 3.3 Abwasserbehandlungstechniken……………….53 3.3.1 Prozessintegrierte Maßnahmen…………..53 3.3.1.1 Gegenstromextraktion als Beispiel für wassersparende Verfahren……………….……53 3.3.1.2 Mehrfachverwendung und Recyclingverfahren…...……………...……………………54 3.3.1.3 Indirekte Kühlung von Dämpfen…....54 3.3.1.4 Abwasserfreie Verfahren der Vakuumerzeugung…………...…………………………..55 3.3.1.5 Abwasserfreie Verfahren der Abgasreinigung……………………...………………...55 3.3.1.6 Rückgewinnung von Stoffen aus aufgefangenen Mutterlaugen oder durch optimierte Prozesse………………………………..………..55 3.3.1.7 Einsatz von Rohstoffen und Hilfsmitteln mit niedrigen Schadstoffgehalten…….……….56 3.3.2 Mengenausgleich…………..………………56 3.3.3 Speicher- oder Rückhaltekapazität für Betriebsstörungen………….………………………...57 3.3.4 End-of-Pipe Techniken……………..……..59 3.3.4.1 Unlösliche Verunreinigungen / Mechanische Abtrennung………..……………………62 3.3.4.1.1 Abtrennung von Feststoffen in Sandfängen………………………………………...62 3.3.4.1.2 Sedimentation von Feststoffen…...64 3.3.4.1.3 Entspannungsflotation……...…….68 3.3.4.1.4 Filtration…………………………..73 3.3.4.1.5 Mikrofiltration und Ultrafiltration……………………………………………77 3.3.4.1.6 Öl/Wasser-Trennung………..……80 3.3.4.2 Lösliche, biologisch nicht abbaubare oder hemmende Verunreinigungen / Physikalisch-chemische Behandlung……………..…....84 3.3.4.2.1 Fällung……...……………………..84 3.3.4.2.2 Kristallisation……..……………...87 3.3.4.2.3 Chemische Oxidation………..…...90 3.3.4.2.4 Nassoxidation…………...………...94 3.3.4.2.5 Oxidation mit überkritischem Wasser (SCWO)……………………..………98 xxii Abwasser- und Abgasbehandlung
3.3.4.2.6 Chemical Reduction……………...101 3.3.4.2.7 Chemical Hydrolysis……………..103 3.3.4.2.8 Nanofiltration (NF) and Reverse Osmosis (RO)………………………………..105 3.3.4.2.9 Adsorption………………………..110 3.3.4.2.10Ion Exchange……………………116 3.3.4.2.11Extraction……………………….118 3.3.4.2.12Distillation / Rectification………120 3.3.4.2.13Evaporation……………………..122 3.3.4.2.14Stripping………………………...124 3.3.4.2.15Waste Water Incineration……….128 3.3.4.3 Soluble Biodegradable Contaminants / Biological Treatment…………………………..130 3.3.4.3.1 Anaerobic Treatment……………..131 3.3.4.3.2 Biological Removal of Sulphur Compounds / Heavy Metals…………………135 3.3.4.3.3 Aerobic Treatment………………..138 3.3.4.3.4 Biological Nitrogen Elimination…146 3.3.4.3.5 Central Biological Waste Water Treatment……………………………………149 3.3.4.4 Rain and Fire-fighting Water Control.154 3.3.4.4.1 Retention Ponds…………………..155 3.3.4.4.2 Sand Filters……………………….156 3.4 Sludge Treatment Techniques…………………..157 3.4.1 Sludge Thickening and Dewatering……….159 3.4.2 Stabilisation and Conditioning…………….164 3.4.3 Thermal Sludge Reduction………………...166 3.5 Waste Gas End-of-pipe Treatment Techniques…171 3.5.1 Recovery Techniques for VOC and Inorganic Compounds………………………………………..173 3.5.1.1 Membrane Separation………………..173 3.5.1.2 Condensation…………………………177 3.5.1.3 Adsorption……………………………184 3.5.1.4 Wet Scrubbers for Gas Removal……..190 3.5.2 Abatement Operations and Processes for VOCs and Inorganic Compounds………………………..200 3.5.2.1 Biofiltration…………………………..200 3.5.2.2 Bioscrubbing…………………………204 3.5.2.3 Biotrickling…………………………..205 3.5.2.4 Thermal Oxidation…………………...212 3.5.2.5 Catalytic Oxidation…………………..218 3.5.2.6 Flaring………………………………..223 3.5.3 Recovery and Abatement Techniques for Particulates………………………………………..230 3.5.3.1 Separator……………………………..230 3.5.3.2 Cyclone……………………………….231 3.5.3.3 Electrostatic Precipitator (ESP)……...235 3.5.3.4 Wet Dust Scrubber…………………...240 3.5.3.5 Fabric Filter…………………………..246 3.5.3.6 Catalytic Filtration…………………...250 3.5.3.7 Two-Stage Dust Filter………………..253 3.5.3.8 Absolute Filter (HEPA-Filter)………..256 3.5.3.9 High Efficiency Air Filter (HEAF)…..258 3.5.3.10 Mist Filter…………………………….259 3.5.4 Recovery and Abatement Techniques for Gaseous Pollutants in Exhaust Gases……………..261 3.5.4.1 Sorbent Injection as FGD Techniques.262 3.5.4.2 Selective Reduction of NOx (SNCR and SCR)……………………………………………268 3.3.4.2.6 Chemische Reduktion……...……101 3.3.4.2.7 Hydrolyse……..…………………103 3.3.4.2.8 Nanofiltration (NF) und Umkehrosmose (UO)………………………………...105 3.3.4.2.9 Adsorption………...……………..110 3.3.4.2.10 Ionenaustausch…………...……..116 3.3.4.2.11 Extraktion………………..……..118 3.3.4.2.12 Destillation / Rektifikation 120 3.3.4.2.13 Eindampfung…………...……….122 3.3.4.2.14 Strippung……………...………...124 3.3.4.2.15 Abwasserverbrennung….……...128 3.3.4.3 Lösliche, biologisch abbaubare Verunreinigungen / Biologische Behandlung………130 3.3.4.3.1 Anaerobe Behandlung………..…131 3.3.4.3.2 Biologische Elimination von Schwefelverbindungen/ Schwermetallen………..135 3.3.4.3.3 Aerobe Behandlung….…………138 3.3.4.3.4 Biologische Stickstoffelimination146 3.3.4.3.5 Zentrale Biologische Abwasserbehandlung………………..………………….151 3.3.4.4 Regenwasser- und Löschwasserbehandlung…………………………………………….154 3.3.4.4.1 Rückhaltebecken…….………….155 3.3.4.4.2 Sandfilter……..…….……………156 3.4 Schlammbehandlungstechniken….…………...157 3.4.1 Schlammeindickung und Entwässerung...159 3.4.2 Stabilisierung und Konditionierung….….164 3.4.3 Thermische Schlammbehandlung.………166 3.5 Abgas-End-of-pipe-Behandlungsverfahren…..171 3.5.1 Rückgewinnungsverfahren für VOC und Anorganische Verbindungen..…………………..173 3.5.1.1 Membranabscheidung….…………..173 3.5.1.2 Kondensation……...………………...177 3.5.1.3 Adsorption……...……………………184 3.5.1.4 Nasswäscher zur Gasentfernung…..190 3.5.2 Behandlungsoperationen und Verfahren für VOC und anorganische Verbindungen………...200 3.5.2.1 Biofiltration…..……………………..200 3.5.2.2 Biowäsche……………………………204 3.5.2.3 Rieselbettverfahren…..……………..208 3.5.2.4 Thermische Oxidation……..……….212 3.5.2.5 Katalytische Oxidation…..…………218 3.5.2.6 Fackeln……...……………………….223 3.5.3 Rückgewinnungs- und Behandlungstechniken für Partikel………………………...………..230 3.5.3.1 Abscheider……..……………………230 3.5.3.2 Zyklon……………...………………..231 3.5.3.3 Elektrostatischer Abscheider – ESP (Elektrofilter)…….…………………………...235 3.5.3.4 Nassentstauber…...………………….240 3.5.3.5 Gewebefilter…..…………………….246 3.5.3.6 Katalytische Filtration…….………..250 3.5.3.7 Zweistufiger Staubfilter….…………253 3.5.3.8 Absolutfilter (HEPA-Filter).……….256 3.5.3.9 Hochleistungsfilter (HEAF)….…….258 3.5.3.10 Nebelabscheider…..………………...259 3.5.4 Rückgewinnungs- und Behandlungstechniken für gasförmige Schadstoffe in Abgasen……261 3.5.4.1 Absorptionsmitteleinspritzung als REA-Techniken (FGD)………….……………262 3.5.4.2 Selektive Reduktion von NO x (SNCR und SCR)…….…………………………...……268 Abwasser- und Abgasbehandlung xxiii
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3.3.4.2.6 Chemical Reduction……………...101<br />
3.3.4.2.7 Chemical Hydrolysis……………..103<br />
3.3.4.2.8 Nanofiltration (NF) and Reverse<br />
Osmosis (RO)………………………………..105<br />
3.3.4.2.9 Adsorption………………………..110<br />
3.3.4.2.10Ion Exchange……………………116<br />
3.3.4.2.11Extraction……………………….118<br />
3.3.4.2.12Distillation / Rectification………120<br />
3.3.4.2.13Evaporation……………………..122<br />
3.3.4.2.14Stripping………………………...124<br />
3.3.4.2.15Waste Water Incineration……….128<br />
3.3.4.3 Soluble Biodegradable Contaminants /<br />
Biological Treatment…………………………..130<br />
3.3.4.3.1 Anaerobic Treatment……………..131<br />
3.3.4.3.2 Biological Removal of Sulphur<br />
Compo<strong>und</strong>s / Heavy Metals…………………135<br />
3.3.4.3.3 Aerobic Treatment………………..138<br />
3.3.4.3.4 Biological Nitrogen Elimination…146<br />
3.3.4.3.5 Central Biological Waste Water<br />
Treatment……………………………………149<br />
3.3.4.4 Rain and Fire-fighting Water Control.154<br />
3.3.4.4.1 Retention Ponds…………………..155<br />
3.3.4.4.2 Sand Filters……………………….156<br />
3.4 Sludge Treatment Techniques…………………..157<br />
3.4.1 Sludge Thickening and Dewatering……….159<br />
3.4.2 Stabilisation and Conditioning…………….164<br />
3.4.3 Thermal Sludge Reduction………………...166<br />
3.5 Waste Gas End-of-pipe Treatment Techniques…171<br />
3.5.1 Recovery Techniques for VOC and Inorganic<br />
Compo<strong>und</strong>s………………………………………..173<br />
3.5.1.1 Membrane Separation………………..173<br />
3.5.1.2 Condensation…………………………177<br />
3.5.1.3 Adsorption……………………………184<br />
3.5.1.4 Wet Scrubbers for Gas Removal……..190<br />
3.5.2 Abatement Operations and Processes for VOCs<br />
and Inorganic Compo<strong>und</strong>s………………………..200<br />
3.5.2.1 Biofiltration…………………………..200<br />
3.5.2.2 Bioscrubbing…………………………204<br />
3.5.2.3 Biotrickling…………………………..205<br />
3.5.2.4 Thermal Oxidation…………………...212<br />
3.5.2.5 Catalytic Oxidation…………………..218<br />
3.5.2.6 Flaring………………………………..223<br />
3.5.3 Recovery and Abatement Techniques for<br />
Particulates………………………………………..230<br />
3.5.3.1 Separator……………………………..230<br />
3.5.3.2 Cyclone……………………………….231<br />
3.5.3.3 Electrostatic Precipitator (ESP)……...235<br />
3.5.3.4 Wet Dust Scrubber…………………...240<br />
3.5.3.5 Fabric Filter…………………………..246<br />
3.5.3.6 Catalytic Filtration…………………...250<br />
3.5.3.7 Two-Stage Dust Filter………………..253<br />
3.5.3.8 Absolute Filter (HEPA-Filter)………..256<br />
3.5.3.9 High Efficiency Air Filter (HEAF)…..258<br />
3.5.3.10 Mist Filter…………………………….259<br />
3.5.4 Recovery and Abatement Techniques for<br />
Gaseous Pollutants in Exhaust Gases……………..261<br />
3.5.4.1 Sorbent Injection as FGD Techniques.262<br />
3.5.4.2 Selective Reduction of NOx (SNCR and<br />
SCR)……………………………………………268<br />
3.3.4.2.6 Chemische Reduktion……...……101<br />
3.3.4.2.7 Hydrolyse……..…………………103<br />
3.3.4.2.8 Nanofiltration (NF) <strong>und</strong> Umkehrosmose<br />
(UO)………………………………...105<br />
3.3.4.2.9 Adsorption………...……………..110<br />
3.3.4.2.10 Ionenaustausch…………...……..116<br />
3.3.4.2.11 Extraktion………………..……..118<br />
3.3.4.2.12 Destillation / Rektifikation 120<br />
3.3.4.2.13 Eindampfung…………...……….122<br />
3.3.4.2.14 Strippung……………...………...124<br />
3.3.4.2.15 <strong>Abwasser</strong>verbrennung….……...128<br />
3.3.4.3 Lösliche, biologisch abbaubare Verunreinigungen<br />
/ Biologische Behandlung………130<br />
3.3.4.3.1 Anaerobe Behandlung………..…131<br />
3.3.4.3.2 Biologische Elimination von Schwefelverbindungen/<br />
Schwermetallen………..135<br />
3.3.4.3.3 Aerobe Behandlung….…………138<br />
3.3.4.3.4 Biologische Stickstoffelimination146<br />
3.3.4.3.5 Zentrale Biologische <strong>Abwasser</strong>behandlung………………..………………….151<br />
3.3.4.4 Regenwasser- <strong>und</strong> Löschwasserbehandlung…………………………………………….154<br />
3.3.4.4.1 Rückhaltebecken…….………….155<br />
3.3.4.4.2 Sandfilter……..…….……………156<br />
3.4 Schlammbehandlungstechniken….…………...157<br />
3.4.1 Schlammeindickung <strong>und</strong> Entwässerung...159<br />
3.4.2 Stabilisierung <strong>und</strong> Konditionierung….….164<br />
3.4.3 Thermische Schlammbehandlung.………166<br />
3.5 Abgas-End-of-pipe-Behandlungsverfahren…..171<br />
3.5.1 Rückgewinnungsverfahren für VOC <strong>und</strong><br />
Anorganische Verbindungen..…………………..173<br />
3.5.1.1 Membranabscheidung….…………..173<br />
3.5.1.2 Kondensation……...………………...177<br />
3.5.1.3 Adsorption……...……………………184<br />
3.5.1.4 Nasswäscher <strong>zu</strong>r Gasentfernung…..190<br />
3.5.2 Behandlungsoperationen <strong>und</strong> Verfahren für<br />
VOC <strong>und</strong> anorganische Verbindungen………...200<br />
3.5.2.1 Biofiltration…..……………………..200<br />
3.5.2.2 Biowäsche……………………………204<br />
3.5.2.3 Rieselbettverfahren…..……………..208<br />
3.5.2.4 Thermische Oxidation……..……….212<br />
3.5.2.5 Katalytische Oxidation…..…………218<br />
3.5.2.6 Fackeln……...……………………….223<br />
3.5.3 Rückgewinnungs- <strong>und</strong> Behandlungstechniken<br />
für Partikel………………………...………..230<br />
3.5.3.1 Abscheider……..……………………230<br />
3.5.3.2 Zyklon……………...………………..231<br />
3.5.3.3 Elektrostatischer Abscheider – ESP<br />
(Elektrofilter)…….…………………………...235<br />
3.5.3.4 Nassentstauber…...………………….240<br />
3.5.3.5 Gewebefilter…..…………………….246<br />
3.5.3.6 Katalytische Filtration…….………..250<br />
3.5.3.7 Zweistufiger Staubfilter….…………253<br />
3.5.3.8 Absolutfilter (HEPA-Filter).……….256<br />
3.5.3.9 Hochleistungsfilter (HEAF)….…….258<br />
3.5.3.10 Nebelabscheider…..………………...259<br />
3.5.4 Rückgewinnungs- <strong>und</strong> Behandlungstechniken<br />
für gasförmige Schadstoffe in Abgasen……261<br />
3.5.4.1 Absorptionsmitteleinsprit<strong>zu</strong>ng als<br />
REA-Techniken (FGD)………….……………262<br />
3.5.4.2 Selektive Reduktion von NO x (SNCR<br />
<strong>und</strong> SCR)…….…………………………...……268<br />
<strong>Abwasser</strong>- <strong>und</strong> <strong>Abgasbehandlung</strong> xxiii