Brauereien produzieren nicht nur Bier, sondern auch erhebliche Mengen an Abwasser. Dieses Abwasser weist eine komplexe Zusammensetzung auf, die von organischen Stoffen wie Zucker und Stärke bis hin zu Reinigungsmitteln und Feststoffen reicht. Eine effiziente Behandlung dieses Abwassers ist essenziell, um Umweltschutzauflagen einzuhalten, Betriebskosten zu senken und Wasserressourcen nachhaltig zu nutzen. Biogasanlagen, Biofiltration und Umkehrosmose spielen dabei eine Schlüsselrolle, insbesondere bei der Energiegewinnung und dem Wasserrecycling.

Herkunft der Abwässer im Brauereiprozess

Der Brauprozess ist komplex und umfasst mehrere Stufen, die jeweils spezifische Abwasserströme erzeugen. Diese Abwässer variieren in Menge, Zusammensetzung und Belastung und erfordern differenzierte Behandlungsansätze.

1. Malzverarbeitung

• Einweichen und Keimen:
  • Während der Herstellung von Malz wird das Getreide eingeweicht und gekeimt, wodurch Abwasser mit organischen Rückständen wie Stärke, Zucker und Keimlingen entsteht.
  • Belastung: Hoher CSB und BSB aufgrund der organischen Stoffe.
• Darren:
  • Kondensat aus dem Darren des Malzes enthält flüchtige organische Verbindungen und benötigt eine Vorbehandlung, bevor es eingeleitet oder recycelt werden kann.

2. Maischen

• Rückstände aus der Maische:
  • Beim Vermischen von Malz und Wasser, um Zucker und Enzyme freizusetzen, entstehen Abwässer mit gelösten organischen Verbindungen wie Stärke, Proteinen und Polyphenolen.
  • Belastung: Hoher CSB und feine Feststoffe.

3. Würzekochung

• Kondensate aus dem Würzekocher:
  • Der Verdampfungsvorgang zur Konzentration der Würze erzeugt Brüdenkondensate, die organische Substanzen und flüchtige Verbindungen wie Alkohole enthalten.
  • Belastung: Moderater CSB und BSB; oft wiederverwendbar nach einer Behandlung.

4. Gärung und Lagerung

• Gärreste und Hefe:
  • Während der Gärung wird Zucker in Alkohol und CO₂ umgewandelt. Überschüssige Hefe und abgestorbene Zellen gelangen ins Abwasser.
  • Belastung: Hoher Gehalt an Biomasse und gelösten organischen Verbindungen.

5. Filtration und Abfüllung

• Filtrationsrückstände:
  • Die Bierfiltration erzeugt Abwässer mit feinen Partikeln wie Kieselgur, Zellulose oder anderen Filtrationshilfsmitteln.
  • Belastung: Hohe Schwebstoffkonzentration und moderate organische Belastung.
• Abfüllung:
  • Während des Abfüllens entstehen Abwässer durch Reinigung von Flaschen, Dosen und Fässern. Diese enthalten Reinigungsmittel, Tenside und Reste organischer Stoffe.
  • Belastung: Hoher Anteil an Chemikalien und organischen Stoffen.

6. Reinigungsprozesse (CIP-Systeme)

• Clean-in-Place (CIP):
  • Reinigungswasser aus Tanks, Rohrleitungen und Maschinen enthält Rückstände von Reinigungsmitteln, Tensiden, Säuren und Laugen.
  • Belastung: Variable pH-Werte und Chemikalienkonzentrationen.

7. Nebenprozesse

• Kühl- und Heizkreisläufe:
  • Abwässer aus den Kühlkreisläufen enthalten oft mineralische Rückstände oder Biofouling.
  • Heizkreisläufe können Ablagerungen oder chemische Rückstände aus Korrosionsschutzmitteln aufweisen.

Zusammensetzung des Abwassers

Brauereiabwasser stammt aus unterschiedlichen Prozessstufen wie Würzherstellung, Gärung, Abfüllung und Reinigungsprozessen. Typische Eigenschaften sind:

• Hoher CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf): 2.000–5.000 mg/L, hauptsächlich durch organische Stoffe wie Zucker, Stärke und Alkohol.
• Schwankende Abwassermengen und -zusammensetzungen: Variabel durch Reinigungsintervalle und Chargenproduktion.
• Hoher Anteil an Feststoffen: Treberreste, Hefe und Filtrationsrückstände.
• Reinigungsmittel: Tenside, Laugen und Säuren aus CIP (Clean-in-Place)-Systemen.

Abwasserbehandlung mit Biogasanlagen

Biogasanlagen sind eine effektive Lösung zur Behandlung des hoch organisch belasteten Brauereiabwassers. Sie bieten nicht nur eine Reduktion der organischen Stoffe, sondern auch eine nachhaltige Möglichkeit der Energiegewinnung.

Funktionsweise der Biogasanlagen

• Anaerobe Prozesse:
  • Mikroorganismen zersetzen organische Stoffe unter Sauerstoffausschluss.
  • Endprodukte: Biogas (Methan und CO₂) und stabilisierter Schlamm.
• Verfahren:
  • UASB-Reaktoren (Upflow Anaerobic Sludge Blanket):
    • Geeignet für kontinuierliche Ströme mit hohem CSB.
    • Aufbau von Granulen, die eine hohe biologische Aktivität gewährleisten.

Vorteile von Biogasanlagen

• Energieerzeugung:
  • Das Methan aus dem Biogas kann in Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Erzeugung von Strom und Wärme genutzt werden.
  • Dezentrale Energieversorgung für die Brauerei.
• Reduktion des CSB: > 90 %.
• Kosteneinsparungen: Senkung der Abfallentsorgungskosten und Reduktion der Energiekosten.

Herausforderungen

• Vorbehandlung: Entfernung von Feststoffen wie Treber und Hefe, um eine Überlastung der Anlage zu vermeiden.
• Betriebsstabilität: Notwendigkeit einer gleichmäßigen Beschickung, um Schockbelastungen zu vermeiden.

Foto: Unsere Neutralisationsanlage ALMA Neutra mit Misch- und Ausgleichsbehälter und automatischer pH-Wert Regelung