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GESETZLICHE BEGRENZUNG VON ABWASSEREMISSIONEN
AUS DER AUFBEREITUNG, VEREDELUNG UND WEITERVERARBEITUNG VON
KOHLEN
(BGBl. II Nr. 346/1997)
1.
Allgemeines
Kohle ist ein durch „Inkohlung“ entstandenes Sedimentgestein. Es wird seit
Jahrtausenden als fester Brennstoff und chemischer Rohstoff verwendet. Man
unterscheidet nach Beschaffenheit, Zusammensetzung, Verhalten beim Erhitzen
usw. eine größere Anzahl von Kohlearten: Anthrazit, Magerkohle, Eßkohle, Backoder Fettkohle, Gaskohle, Gasflammkohle und Flammkohle. Diese Einteilung
orientiert sich in erster Linie an dem Gehalt der Kohlen an flüchtigen Bestandteilen.
In chemischer Hinsicht sind Kohlen kompliziert aufgebaute, schwer zu analysierende
Gemische aus organischen Verbindungen, die Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff,
Stickstoff und Schwefel sowie Mineralbestandteile (Silicium, Aluminium, Eisen,
Magnesium, Calcium, Kalium, Natrium, Phosphor, Chlor etc.) enthalten, die bei der
Kohlenverbrennung freigesetzt werden.
Die in ihrer Konstitution bisher nur ansatzweise bekannten Molekülbausteine der
Kohlen sind aus Cellulose, Polyosen und Ligninen von Pflanzen entstanden, die
beginnend etwa vor 300 Mio. Jahren (Carbon bei Steinkohlen) bis 135 Mio. Jahren
(Kreidezeit bei Braunkohlen) einem Inkohlungsprozeß unterworfen wurden. Darunter
versteht man einen über den Zeitraum von Jahrmillionen dauernden biochemischen
und chemischen Vorgang, bei welchem sich der Anteil der flüchtigen Bestandteile
des pflanzlichen Ausgangsmaterials verringert (Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff)
und der Kohlenstoffgehalt immer mehr ansteigt, bis er am Ende des Vorganges
nahezu 100% beträgt (bei Graphit). Voraussetzungen für den Ablauf eines derartigen
Prozesses
sind
Abwesenheit
von
Sauerstoff,
entsprechende
Druck-
und
Temperaturverhältnisse sowie ausreichend lange Zeiträume. Der Grad der Inkohlung
2
ist entscheidend für die Kennzeichnung des technologischen Verhaltens der Kohle,
z.B. bei der Verkokung. Neben dem Kohlenstoff enthalten die Kohlen in größeren
Mengen organisch gebundenen Stickstoff und organisch gebundenen Schwefel (aus
den Eiweißverbindungen der Pflanzen) sowie Eisensulfid. Letzteres leitet sich von
der Einwirkung von Schwefelwasserstoff während des Inkohlungsvorganges ab.
Unter dem Einsatz von organischen Lösemitteln (z.B. Ketone, Pyridin-Basen, Amine,
Phenole, Tetralin, Aromaten-Alkoholgemische) kann man zahlreiche gesättigte und
ungesättigte Kohlenwasserstoffe aus den Kohlen herauslösen. Der Gehalt der
Kohlen an lösbaren Aromaten und Hydroaromaten wie Anthracen, Chrysen, Fluoren,
Phenantren etc. ist dabei stark abhängig vom Inkohlungsgrad; steigende
Kohlenstoff/Wasserstoff-Verhältnisse sind begleitet von größer werdenden Gehalten
an kondensierten Aromaten. Die Kohlenmoleküle mit hohem Kohlenstoffgehalt
bauen
sich
aus
alkylierten
Aromaten
auf
(Polyzyklische
aromatische
Kohlenwasserstoffe); die relative Zahl der aromatischen Ringe bestimmt dabei die
Aromatizität. Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel sind in heterozyklische Ringe
eingebunden, Sauerstoff darüber hinaus auch in phenolische und etherartige
Verbindungen. Weiters kommen verzweigtkettige aliphatische Kohlenwasserstoffe in
den Kohlen vor. Braunkohlen enthalten auch Moleküle mit zahlreichen CarboxylGruppen (originäre Eignung als Ionentauscher). Bei Steinkohle liegt etwa 75% des
Kohlenstoffes in Form von kondensierten Aromaten vor.
Im allgemeinen Sprachgebrauch fallen unter den Begriff Kohlen auch die nicht
nativen Kohlen wie Knochen-, Blut- und Holzkohle, Koks, Kohlenstaub und Ruß
sowie andere praktisch aus reinem Kohlenstoff bestehende Stoffe wie Graphit oder
Kunstkohlen, die als Elektroden, Aktivkohle u.ä. Verwendung finden.
1.1.
Aufbereitung von Kohlen
Die aus der Lagerstätte geförderte Rohkohle muß, bevor sie an einen Verbraucher
abgegeben
wird
oder
weitere
Veredelungsschritte
durchläuft,
in
einer
Aufbereitungsanlage in verkaufs- oder verwertungsfähige Produkte übergeführt
werden. Der Aufbereitung fällt dabei die Aufgabe zu, aus dem jeweils verfügbaren
Rohkohleangebot die vom Verbraucher geforderten Sorten-, Qualitäts- und
3
Mengenanforderungen zu erfüllen. Dazu ist es unerläßlich die Eigenschaften der
geförderten Rohkohle und deren geogen bedingte Schwankungen genau zu kennen;
die wichtigsten Aufbereitungskriterien sind Asche- und Schwefelgehalt, Korngröße,
Wassergehalt und Gehalt an flüchtigen Bestandteilen.
Die Aufbereitung läßt sich in folgende Schritte unterteilen:
-
Zerkleinern
-
Klassieren (Trennen nach Korngrößen)
-
Sortieren (Trennen nach der Dichte)
-
Entwässern (Klären, Eindicken etc.)
-
Mischen und Lagern.
Die von Fremdkörpern (z.B. Holz, Eisenteile) befreite Rohkohle wird durch
Klassieren in eine Grob- und eine Feinfraktion (kleiner als 10 mm) geteilt. Das
Grobkorn wird in Setzmaschinen in drei Produktgruppen aufgeteilt. Die Berge
(taubes Gestein) werden verhaldet, das Mittelgut weiter aufgeschlossen und
nachsortiert, oder - wenn möglich - in Kraftwerken als Ballastkohle verfeuert. Die
Kohle wird für den Hausbrandabsatz klassiert (Nußkohle) oder für die Verwendung in
der Kokerei weiter zerkleinert (Koks, Kohle).
Die Aufbereitung der Feinfraktion erfolgt mit trockenen und/oder nassen Verfahren.
An trockenen Verfahren wird die Siebung und die Sichtung (Windsichtung,
Vibrationssichtung)
eingesetzt;
Schwerflüssigkeitszyklone,
als
nasse
Schwertrübescheider
oder
Verfahren
kommen
Flotationsverfahren
zur
Anwendung. Zur Entwässerung der Feinkohle werden Schwingsiebschleuderer oder
Trommel- bzw. Scheibenfilter verwendet.
Die Anforderungen der Großverbraucher richten sich auch auf die Gleichmäßigkeit
der lieferbaren Kohlequalitäten. Die Streubreiten in den Eigenschaften der
geförderten Rohkohlen können im Zuge der Aufbereitung nur teilweise gedämpft
werden. Daher ist zur Einengung dieser Schwankungsbreiten der Kohlen die
Durchführung von Vergleichmäßigungsmaßnahmen erforderlich. Das Prinzip der
Vergleichmäßigung
besteht
darin,
den
Massenstrom
mit
unregelmäßigen
4
Eigenschaften in Teilmengen zu zerlegen, die Teilmengen in Bunkern oder
Freiplätzen getrennt zu lagern und zu einem neuen (homogeneren) Massenstrom
zusammenzusetzen. Dabei ist die Vergleichmäßigung um so besser, je kleiner die
einzelnen Teilmengen sind.
Wasser wird bei der Aufbereitung von Kohlen als Transport- und Trennmittel, aber
auch in der Anlagenreinigung und als Waschwasser bei der Naßentstaubung
eingesetzt.
1.1.
Veredelung von Kohlen
Im Anschluß an die Aufbereitung werden die aufbereiteten Kohleprodukte den
diversen
Veredelungsverfahren
zugeführt.
Nur
ein
geringer
Teil
der
Aufbereitungsprodukte wird direkt zur Wärmegewinnung eingesetzt. Der weitaus
größte
Teil
wird
mit
Hilfe
thermischer
Verfahren
zu
höherwertigen
Sekundärenergieträgern oder zu Spezialkohlenstoffprodukten veredelt. Im folgenden
werden die Veredelungsverfahren beschrieben soweit sie abwasserrelevant sind
bzw. in Österreich gegenwärtig oder zukünftig wirtschaftliche Bedeutung haben.
1.2.1 Brikettierung
Die Verwertung der im Kohleabbau anfallenden nicht zusammenbackenden
Feinkohlen, welche nicht unmittelbar der Verstromung zugeführt werden können,
stellt im Hinblick auf die anfallenden Mengen einen wichtige Aufgabe dar. Diese
Kohlenfeinteile
werden
vor
der
Verwendung
(z.B.
als
Hausbrand)
einem
Brikettierungsprozeß unterworfen. Dabei wird die gemahlene Rohkohle zunächst
gesichtet und naß sortiert. Die gewaschene Feinkohle wird in Trocknern auf einen
niederen Wassergehalt gebracht und bildet mit dem bei der Sichtung anfallenden
Staub das Brikettierrohgut.
Das Rohgut wird mit 5 - 8% Bindemittel vermischt und unter Zufuhr von erhitztem
Dampf in Knetwerken zu einer plastischen Masse verarbeitet. Diese Masse wird in
Walzenpressen auf die gewünschte Form gebracht (Eierbriketts, Nußbriketts u.ä.).
Die aus den Pressen ausgetragenen Briketts erhärten und sind dann verladbar.
5
Als
Bindemittel
werden
Steinkohlenteerpech,
Sulfitablauge,
Wachse
oder
Metallseifen verwendet; Kunststoffe oder Spezialbitumen werden im Einzelfall
eingesetzt. Mitunter erfolgt auch eine Heißbrikettierung mit zusammenbackenden
Kohlen
oder
eine
thermische
Nachbehandlung
pechgebundener
Kohlen.
Braunkohlen können auch nach Teilentwässerung bei hohen Drücken (1.000 bis
1.500 bar) bindemittelfrei brikettiert werden.
Abwasser fällt in der Brikettierung bei der Klassierung und Sortierung, als Kondensat
aus der Trocknung und Heißbehandlung, als Waschwasser aus der nassen
Abluftreinigung sowie bei der Anlagenreinigung an.
1.2.2 Verschwelung, Verkokung
Unter Schwelen versteht man die Pyrolyse fester, bituminöser Substanzen bei
Temperaturen zwischen 500 und 600
0
C. Dabei werden feste bitumenfreie
Rückstände sowie flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe erzeugt. Im Hinblick
auf die hohen Stoffausbeuten bei Pechen und Ölen eignen sich vor allem
Braunkohlen in loser oder brikettierter Form als Rohstoffe für Schwelverfahren.
Im Gegensatz zur Schwelung, die auch kontinuierlich durchgeführt werden kann,
erfolgt die Verkokung derzeit ausschließlich in diskontinuierlich betriebenen
Kammeröfen. Ausgangsmaterial ist eine besondere Sorte Steinkohle (Kokskohle).
Das Koksbildungsvermögen der Kokskohle ist von der Erweichungs- und
Wiederverfestigungstemperatur sowie vom Blähverhalten abhängig. Als Kokskohlen
eignen sich besonders Steinkohlen mit flüchtigen Bestandteilen zwischen 15 und 30
Masseprozent.
Die Verkokung erfolgt als Hochtemperaturprozeß in Regenerativverbundöfen bei
Temperaturen zwischen 1000 und 1400 0C. Die Garungsdauer hängt von den
Betriebs-bedingungen des Ofens ab und beträgt 15 bis 25 Stunden. Hauptprodukt
der Verkokung ist der für die Roheisenherstellung benötigte metallurgische Koks
(Hüttenkoks), der sich durch gute Stückigkeit und hohe Abriebfestigkeit auszeichnet.
Zusätzlich fallen Kokereinebenprodukte an (Kokereigas, Kohlewertstoffe).
6
Ein Koksofen besteht in der Regel aus 5 bis 8 m hohen, 12 bis 17 m langen und 0,4
bis 0,5 m breiten feuerfest ausgemauerten und luftdicht verschließbaren Kammern,
in denen jeweils 20 bis 50 t Kohle durch Außenbeheizung und unter Luftabschluß
erhitzt werden (Verkokung). 20 bis 50 derartige Kammern können zu einer
Ofenbatterie vereinigt sein. Aus einer Tonne Trockenkohle erhält man 750 bis 780
kg Koks und 300 bis 400 m3 Kokereigas.
Im Anschluß an den Verkokungsvorgang wird der glühende Koks schockartig
abgekühlt (Kokslöschen). Das Löschen erfolgt in der Regel durch gezielte
Wasserzugabe über Löschtürme. Während einer Löschzeit von 60 bis 100
Sekunden werden 1 bis 1,5 m3 Wasser pro Tonne Koks aufgegeben; davon
verdampft etwa die Hälfte. Das verbleibende Wasser wird nach Zwischenreinigung
erneut im Löschvorgang eingesetzt. Der letzte Stand der Entwicklung arbeitet bei der
Kokslöschung im Trockenverfahren mit Inertgas, welches im Kreislauf geführt wird
und dessen thermische Energie zu Energieerzeugungszwecken eingesetzt wird.
Das bei der Verkokung entstehende Gas wird energetisch genutzt; es ist ein
Starkgas mit einem Brennwert von mehr als 20.000 kJ/m3. Seine Hauptbestandteile
sind Wasserstoff (60%), Methan (25%), Kohlenstoffmonoxid (5%), Kohlenstoffdioxid
(2%), Stickstoff (2%) und höhere Kohlenwasserstoffe (3%). Vor der thermischen
Nutzung
müssen
die
Begleitstoffe
(Kohlewertstoffe
wie
Rohteer,
Phenole,
Ammoniak, Kohle-Leichtöl u.ä.) entfernt werden. Dies erfolgt großteils bei der
Kühlung des Gases nach dem Austritt aus dem Ofen über das Gaskondensat
(Gaswasser).
Die
Restgehalte
werden
anschließend
über
Ammoniak-,
Schwefelwasserstoff- und Benzolwäscher entfernt. Die Waschflüssigkeiten in diesen
Wäschern werden im Kreislauf geführt. Überschüssiges Abflutwasser aus den
Ammoniak-Schwefelwasserstoff-Wäschern wird über die Gaswasserbehandlung
geführt.
Aus den Gaskondensaten (Gaswasser) werden zunächst über mechanische
Abscheidung und Flotation suspendierte Feststoffe und emulgierte Teere und Öle
entfernt (Teerabscheider). Daran anschließend erfolgt eine Entphenolung. Diese
wird als Extraktion mittels Kokereibenzol, Butylacetat oder Diisopropylether oder als
7
Adsorption mittels Aktivkohle oder Koks betrieben; die flüssigen Extraktionsmittel
können recycliert werden, beladene Aktivkohle oder Koks wird verbrannt. Als
nächster Schritt der Kondensatbehandlung werden die flüchtigen Bestandteile
Ammoniak, Schwefelwasserstoff und Cyanwasserstoffsäure mittels Dampfstrippung
entfernt. Die ausgetriebenen Stoffe können zur Schwefelsäureherstellung oder
Düngemittelherstellung (Ammoniumsulfat) eingesetzt werden.
Abwasser entsteht bei der Verkokung von Steinkohle aus dem Wassergehalt des
Rohstoffes, aus Reaktionswasser bei der teilweisen Oxidation des im Rohstoff
enthaltenen
Waschwasser
Wasserstoffes,
aus
der
aus
Gaskondensaten
nassen
Kokereigas-
und
und
als
überschüssiges
Abluftreinigung.
Das
Kokslöschwasser wird im geschlossenen Kreislauf geführt und gelangt nicht zur
Ableitung.
1.2.3 Kohleverflüssigung
Bei
der
Kohleverflüssigung
werden
Kohlen
in
flüssige
Kohlenwasserstoffe
übergeführt. Man unterscheidet indirekte Verfahren, denen eine Kohlevergasung
vorausgeht
(z.B.
Fischer-Tropsch-Synthese),
die
Kohlehydrierung
mit
wasserstoffübertragenden Medien und die direkte Kohleverflüssigung durch
thermischen Abbau der Kohle, bei welcher größere Aromatenanteile anfallen. Die
Abwasserprobleme der Kohleverflüssigung sind ähnlich gelagert wie bei der Kokerei.
Durch das Angebot von Erdöl am Weltmarkt haben die Verfahren der
Kohleverflüssigung derzeit keine wirtschaftliche Bedeutung und werden in Österreich
weder derzeit noch zukünftig zum Einsatz kommen.
1.2.4. Kohlevergasung
Unter Kohlevergasung versteht man die möglichst vollständige Überführung von
Kohlen in brennbare Gasgemische durch Umsetzung mit Luft, Sauerstoff,
Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid oder Wasserstoff oder mit Gemischen dieser
Vergasungsmittel bei höheren Temperaturen (800 bis 1500 0C) und hohen Drücken.
Die
entstehenden
Rohgase
enthalten
die
Zielprodukte
Wasserstoff,
Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Methan. Auch die Kohlevergasung wird
8
gegenwärtig aufgrund des Angebotes preisgünstigerer Rohstoffe wie Erdgas,
Naphtha oder schwere Ölfraktionen in Österreich nicht durchgeführt. Der Einsatz von
Kohle zur Herstellung von Synthesegas für die Ammoniakproduktion (partielle
Oxidation) ist in der AEV Technische Gase berücksichtigt.
1.2.5. Nichtenergetische Kohleveredelung
1.2.5.1. Weiterverarbeitung von bei der Verkokung gewonnenen Kohlewertstoffen
Die aus dem Kokereigas und dem Gaskondensat abgeschiedenen Kohlewertstoffe
enthalten eine Reihe von wirtschaftlich interessanten chemischen Verbindungen
(Aromaten, Phenole, Pyridinbasen, Naphthalin, Anthracen, Pech u.ä.). Die
Weiterverarbeitung dieser Kohlewertstoffe erfolgt in der Regel getrennt von den
Kokereien durch die chemische Industrie.
Große Bedeutung kommt der Weiterverarbeitung des rohen Steinkohlenteers zu. In
den Arbeitsschritten Destillation, Extraktion und Kondensation werden Folgeprodukte
gewonnen. Der Destillationsrückstand (Steinkohlenteer - Pech) wird zur Herstellung
von Elektroden z.B. für die Aluminiumelektrolyse eingesetzt.
Abwasser fällt bei der Weiterverarbeitung von Kohlewerkstoffen aus der Verkokung
als wässriger Überstand aus der Lagerung, als Kondensat aus der Destillation, als
verbrauchtes Abluftwaschwasser sowie bei der Anlagenreinigung an.
1.2.5.2. Sonstige nichtenergetische Kohleveredelung
Durch gezielte thermische und/oder chemische Behandlung von gemahlenen Kohlen
werden Aktivkohlen definierter Oberflächen und Porengrößen erzeugt. Weiters
können durch Vermischen von feingemahlenen Kohlen mit Kunststoffen und
anschließender Formgebung mit thermischer Behandlung Spezialprodukte wie
Kohlefasern gewonnen werden. Derartige Produktionen werden in Österreich derzeit
und auf absehbare Zeit nicht durchgeführt; daher erübrigt sich vorerst eine Regelung
im Rahmen der AEV Kohleverarbeitung.
9
2.
Geltungsbereich
Die AEV Kohleverarbeitung legt entsprechend den in Österreich derzeit praktizierten
Arten der Kohleverarbeitung Emissionsgrenzwerte in zwei Anlagen fest:
Anlage A
legt Emissionsbegrenzungen für Abwasser aus der Aufbereitung von
Kohlen (Zerkleinern, Klassieren, Sortieren, Entwässern, Mischen und
damit im Zusammenhang stehendes Lagern) und für das Brikettieren
von Kohlen fest.
Anlage B
legt Emissionsbegrenzungen für Abwasser aus der Verkokung von
Steinkohlen einschließlich der damit verbundenen Gewinnung von
Kohlewertstoffen fest. Mit erfaßt vom Geltungsbereich der Anlage B ist
auch die Destillation des Rohteeres.
Die Emissionsbegrenzungen der Anlagen A und B gelten jeweils für den
Gesamtprozeß; gesonderte Teilstromanforderungen werden nicht gestellt.
Die Anlagen zur Naßreinigung der Abluft und wäßrigen Kondensate sind meist in die
Produktionsanlagen integriert. Das Abwasser aus der Abluftreinigung beinhaltet
einen
wesentlichen
Anteil
der
Gesamtschmutzfracht.
Es
ist
daher
vom
Geltungsbereich der AEV miterfaßt; § 4 Abs. 7 AAEV betreffend das Abwasser aus
der Abluftreinigung ist nicht anzuwenden.
Grundwasser oder Oberflächenwasser aus einer Kohlelagerstätte werden vom
Geltungsbereich der AEV Kohleverarbeitung nicht erfaßt, es sei denn, sie werden in
der Aufbereitung als Prozeßwasser oder als Waschwasser für die Abluftreinigung
verwendet.
Nachstehend genannte Arten von Abwässern können im Zusammenhang mit der
Kohleverarbeitung anfallen:
10
1.
Abwasser aus Kühlsystemen und Dampferzeugern
2.
Abwasser aus der Wasseraufbereitung
3.
Abwasser aus der Weiterverarbeitung von bei der Verkokung gewonnenen
Kohlewertstoffen mit Ausnahme der Destillation des Rohteeres z.B.
Raffination von Kohle-Leichtöl
4.
Für
Häusliches Abwasser.
die
genannten
Abwässer
gelten
jeweils
eigene
Abwasseremissionsverordnungen. Bei gemeinsamer Ableitung und/oder Behandlung
sind die Mischungsregeln und die Teilstrombehandlungsregel gemäß § 4 Abs. 5 bis
7 AAEV zu beachten. Diese Regelungen gelten auch für eine Mischung von
Abwässern, die den Anlagen A und B der AEV Kohleverarbeitung unterliegen.
3.
Gegenwärtige Entsorgungssituation
Österreich besitzt keine abbauwürdigen Lagerstätten für Steinkohle. Die letzte
Gewinnungsstätte in Niederösterreich wurde bereits vor vielen Jahren aus Gründen
mangelnder Rentabilität geschlossen.
In Oberösterreich (Hausruckviertel) und in der Steiermark (Weststeirisches Bergland)
lagern abbauwürdige Braunkohlevorkommen, die im Tagbau ausgebeutet werden.
Die
geförderten
(Kohleverstromung).
Braunkohlen
In
der
werden
sich
an
zur
die
Energieerzeugung
Kohlegewinnung
eingesetzt
anschließenden
11
Aufbereitung entsteht Abwasser, welches der Anlage A der AEV Kohleverarbeitung
unterliegt. Die AEV löst bei den Abwassereinleitungen Anpassungsbedarf aus.
Die
Verkokung
von
Energieversorgung
Steinkohle
städtischer
zwecks
Erzeugung von
Ballungsräume
wurde
Stadtgas
seit
der
für die
gesicherten
Versorgung mit Erdgas aufgegeben. Die Verkokung von Steinkohle wird gegenwärtig
in Österreich nur in einer Anlage durchgeführt. Am Standort Linz wird Hüttenkoks für
die Roheisenherstellung in den Hütten Linz und Donawitz erzeugt. Der bei der
Verkokung anfallende Rohteer wird in einer Destillationsanlage weiterverarbeitet.
Sonstige bei der Verkokung anfallende Kohlenwasserstoffe werden an die
chemische Industrie abgegeben. Das Abwasser aus der Kokerei und der
Rohteerdestillation wird derzeit nach physikalisch-chemischer Reinigung in einer
eigens
dafür
errichteten
Transportleitung
direkt
der
kommunalen
Abwasserreinigungsanlage der Stadt Linz zugeleitet.
4.
Stand der Technik
Folgende Maßnahmen der Vermeidungs-, Rückhalte- und Reinigungstechnik können
im Bereich der Kohleverarbeitung als Stand der Technik angesehen werden:
4.1.
Aufbereiten und Weiterverarbeiten von Kohlen
a)
Beim Transportieren und Klassieren von Kohlen können für die Fraktionen
größer als 10 mm trockene Verfahren eingesetzt werden.
b)
Das in den Lagerstätten anfallende Grund- oder Oberflächenwasser kann in
der Aufbereitung verwendet werden.
c)
Bei
der
Naßaufbereitung
und
Brikettierung
kann
eine
weitgehende
Kreislaufführung des Wassers erzielt werden; erforderlichenfalls muß eine
Zwischenreinigung eingerichtet werden.
12
d)
Kondensate
aus der Kohlen- oder Briketttrocknung können in den
Wasserkreislauf zurückgenommen werden.
e)
Das
abzuleitende
Abwasser
(oder
belastete
Teilströme)
kann
einer
physikalisch-chemischen Behandlung unterzogen werden (Sedimentation,
Siebung, Filtration, Neutralisation, Fällung/Flockung).
f)
Nicht weiter- oder wiederverwertbare Rückstände aus der Kohleaufbereitung
oder aus der Abwasserreinigung sind als Abfälle zu entsorgen.
4.2.
Hochtemperaturverkoken von Steinkohle
a)
Für die im Kokereigas oder dem Gaskondensat enthaltenen Wertstoffe
können
Gewinnungsverfahren
Entphenolungsanlagen,
eingesetzt
Ammoniakabtreiber).
werden
Als
(Teerabscheider,
Wertstoffe
für
die
Weiterverarbeitung kommen Rohteer, Rohphenol, Phenolatlauge und KohleLeichtöl in Betracht.
b)
Für die Kokslöschung und die Gasreinigung können trockene Verfahren
eingesetzt werden. Bei einer bestehenden Anlage mit nasser Kokslöschung
ist
aus
wasserwirtschaftlicher
Sicht
der
für
eine
Umrüstung
auf
Trockenlöschung erforderliche technische und finanzielle Aufwand nicht
gerechtfertigt, da auch beim nassen Verfahren kein Abwasser aus der
Kokslöschung abgeleitet werden darf. Unter einer energiewirtschaftlichen
Gesamtbetrachtung kann aber bei Neuerrichtung einer Kokerei der Einsatz
eines trockenen Löschverfahrens sinnvoll sein (Nutzung des Energieinhaltes
im Löschgas). Maßgeblich für die Entscheidung zur Umrüstung von Naß- auf
Trockenlöschung ist auch die Frage der Koksqualität. Diese ist insbesonders
für Zwecke der Eisenherstellung bei nasser Kokslöschung besser als bei
trockener.
c)
Bei Einsatz eines nassen Kokslöschverfahrens kann das Löschwasser im
geschlossenen Kreislauf geführt werden. Die durch Verdampfung entfallende
Löschwassermenge
kann
durch
belastetes
Abwasser
(z.B.
aus
der
13
Kondensat- oder Gasreinigung) ergänzt werden. Abwasser mit hohem Gehalt
an Cyaniden, Rhodaniden oder organischen Stoffen empfiehlt sich für diesen
Einsatz, da neben einer Verminderung der Abwassermengen infolge
Verdampfung eine thermische Zersetzung der Inhaltsstoffe erfolgt.
d)
Wäßriges Kondensat und Prozeßwasser können im Kreislauf geführt werden,
so daß ein spezifischer Abwasseranfall von 0,3 bis 0,4 m3/t Einsatzkohle
erzielt wird.
e)
Durch Einsatz von Prozeßleit- und -überwachungssystemen kann die Abgabe
von Wassermengen und Schmutzfrachten vergleichmäßigt werden und die
Auswirkung von Störfällen begrenzt werden. Dies ist insbesonders für die
Abgabe toxischer Stoffe wie Cyanid, Schwefelwasserstoff, Rhodanid etc. an
die nachgeschaltete biologische Abwasserreinigungsanlage von wesentlicher
Bedeutung.
f)
Am Gesamtabwasser und/oder an Abwasserteilströmen können physikalischchemische
Abwassereinigungsverfahren
eingesetzt
werden
(z.B.
Sedimentation, Neutralisation, Extraktion, Flotation, thermische Oxidation,
Strippung, Adsorption sowie Kombinationen der genannten Verfahren). Durch
die physikalisch-chemische Abwasservorreinigung wird die biologische
Endreinigung wesentlich von gefährlichen Stoffen entlastet. Sowohl beim
Indirekteinleiter wie auch beim Direkteinleiter ist die biologische Endreinigung
des Gesamtabwassers Stand der Technik (bei Direkteinleitern auch mit
zweistufigen biologischen Verfahren).
g)
Nicht weiter- oder wiederverwendbare Rückstände aus der Produktion und der
Abwasserreinigung sind als Abfall getrennt vom Abwasser zu entsorgen. In
der
biologischen
Endreinigung
anfallende
organische
(Schlämme) können dem Verkokungsprozeß zugeführt werden.
5.
Parameter und Emissionswerte
Rückstände
14
Die Inhaltsstoffe des Abwasser aus der Kohleverarbeitung sind dominiert von den ins
Abwasser gelangenden Kohlebestandteilen. Je nachdem ob bei der Verarbeitung
eine lediglich mechanische Einwirkung auf die Kohlen erfolgt oder auch eine
thermische bzw. chemische Einwirkung, können neben den durch die Absetz- oder
Abfiltrierbaren Stoffe und CSB erfaßten Inhaltsstoffen auch weitere Parameter
wesentlich sein für die Überwachung der Abwasserbeschaffenheit.
5.1.
Anlage A
Aufbereiten von Kohlen
Bei der lediglich mechanischen Bearbeitung von Kohlen entsteht die Hauptbelastung
des Abwassers durch Feststoffe. Diese werden durch die Parameter Absetzbare
Stoffe oder Abfiltrierbare Stoffe erfaßt.
Bei der Brikettierung entsteht durch die Trocknungs- und Preßvorgänge zusätzlich
eine thermische Abwasserbelastung. Der pH-Wert des Abwassers kann durch den
Bindemitteleinsatz beeinflußt werden.
Die organischen Inhaltsstoffe des Wassers stammen ebenso wie der Kohlenstoff
aus den eingesetzten Kohlen. Sie werden durch den Parameter CSB erfaßt. Die
organische Belastung des Abwassers aus der Brikettierung kann auch aus dem
Einsatz
von
organischen
Bindemitteln
stammen.
Bei
Kohlen
mit
einem
Kohlenstoffgehalt von mehr als 40% in der Trockenmasse weist das Abwasser eine
signifikant höhere CSB-Belastung auf, die sich durch die eingesetzten phsikalischchemischen Abwasserreinigungsverfahren nicht entfernen läßt.
5.2.
Anlage B
Verkoken von Steinkohlen
Menge und Zusammensetzung der Abwasserinhaltsstoffe hängen maßgeblich von
den eingesetzten Rohkohlequalitäten, der Prozeßführung in der Kokerei und den
eingesetzten
Maßnahmen
zur
Gewinnung
von
Kohlewertstoffen
ab.
Die
Emissionsgrenzwerte sind auf die in Österreich derzeit hauptsächlich eingesetzten
Kohlesorten (tschechische und polnische Steinkohle) abgestimmt. Im Hinblick auf die
im Abwasser aus der physikalisch-chemischen Reinigungsstufen enthaltenen
15
Belastungen erfordern die Emissionsgrenzwerte der Anlage B Eliminationsraten für
die biologische Reinigung von 75% (bei TNb) bis 98% (bei TOC, CSB und BSB5).
Das größte Betriebsproblem bei der Reinigung von Kokereiabwasser stellen die nicht
gänzlich vermeidbaren Stoßbelastungen mit gefährlichen Abwasserinhaltsstoffen
dar.
Die thermische Belastung des Abwassers resultiert aus dem Hochtemperaturprozeß.
Die Abwassertoxizität wird durch die große Anzahl gefährlicher Inhaltsstoffe bewirkt,
die auch nach Reinigung mit biologischen Verfahren nicht zur Gänze beseitigbar ist.
Die gemeinsame Reinigung von Kokereiabwasser und kommunalem Abwasser ist
eine sinnvolle Vorgangsweise, sofern die öffentliche Abwasserreinigungsanlage über
eine adaptierte Biozönose verfügt und die Toxizität des Kokereiabwassers einer
laufenden Kontrolle unterliegt. Die diesbezüglich anzuwendenden Kontrollmethoden
sind in Anlage C der AAEV genannt.
Die Feststoffe des Abwassers stammen primär aus der Staubbelastung des
Kokereigases aber auch aus sonstigen ungelösten Inhaltsstoffen der Kondensate
(Teer u.ä.). Der pH-Wert des Abwassers wird durch die bei der thermischen
Zersetzung freiwerdenden leichtflüchtigen oder wasserlöslichen Kohleninhaltsstoffe
(H2S, NH3, CO2, HCN u.ä.) sowie durch die bei der Kokereigasreinigung
eingesetzten Waschflüssigkeiten (Laugen, Säuren) verändert.
Cyanide und andere stickstoffhaltige Verbindungen (erfaßt als TNb), Phosphor und
Schwefelverbindungen (überwacht als Sulfid) stammen aus den eingesetzten
Kohlen, ebenso wie die über die Summenparameter CSB, TOC, BSB5 und SKW
erfaßten organischen Inhaltsstoffe. Phenole, Aromaten und Polycyclen sind typische
Gruppen von Substanzen, die sich durch Umwandlung der Kohlen-Ausgangsstoffe
(Zellulosen!) beim Inkohlungsprozeß bevorzugt gebildet haben und bei der
thermischen Zersetzung im Verkokungsprozeß freigesetzt werden.
Anlage B legt neben den Konzentrationsgrenzwerten für alle Parameter bei Cyanid,
Ges.
geb.
N
(TNb),
Sulfid,
TOC,
CSB,
Phenolindex,
BTXE
und
PAK
produktionsspezifische Grenzwerte fest. Diese produktionsspezifischen Frachten
16
beziehen sich auf die Tonne installierte Verkokungskapazität für Steinkohle und
schließen auch die aus der Rohteerdestillation stammenden Frachtanteile der
Abwasserinhaltsstoffe mit ein.
6.
Umsetzung wasserbezogener EU-Richtlinien
6.1.
RL 76/464 EWG
Gemäß RL 76/464 EWG legt die EU Programme zur Vermeidung und Verminderung
der Gewässerbelastung durch Stoffe der Liste I (Schwarze Liste) fest. Für Stoffe der
Liste II (Graue Liste) legen die Mitgliedstaaten autonome Programme zur
Verminderung der Gewässerbelastung fest; weiters legen die Mitgliedstaaten für
jene Stoffe der Liste I, für welche die EU noch keine Regelungen erlassen hat,
autonome Regelungen fest.
Für
Stoffe
der
Liste
I
wurden
bislang
seitens
der
EU
noch
keine
Emissionsbegrenzungen festgelegt, die für Abwasser aus der Kohleverarbeitung
maßgeblich sind.
Stoffe der Liste II, die für Abwasser aus der Kohleverarbeitung maßgeblich sein
können, werden durch folgende Abwasserparameter einzeln oder summarisch
erfaßt:
Cyanid leicht freisetzbar, Ges. geb. Stickstoff (als Summenparameter für Ammonium
und Nitrit), Sulfid, Summe der Kohlenwasserstoffe, Phenolindex, BTXE und PAK.
Die AEV Kohleverarbeitung stellt das nationale Programm (Art. 7 der RL) zur
Verringerung der Gewässerbelastung durch die genannten Stoffe aus dem Bereich
der Kohleverarbeitung dar.
6.2.
RL 96/61 EG (IPPC)
17
Am 24. September 1996 veröffentlichte der Rat eine Richtlinie, wonach für
bestimmte
Typen
und
Größen
von
Industrieanlagen
ein
integriertes
Bewilligungsverfahren durchzuführen ist, bei welchem Maßnahmen zum Schutz aller
Umweltkompartimente auf der Basis des Standes der Technik (BAT) vorzusehen ist.
In Anhang I der Richtlinie sind unter Z 1.3. Kokereien genannt, für welche ein
derartiges integriertes Genehmigungsverfahren durchzuführen ist.
Gemäß Art. 16 der RL organisiert die EU einen Informationsaustausch unter den
Mitgliedstaaten betreffend die in den Genehmigungsverfahren vorgeschriebenen
Maßnahmen nach dem Stand der Technik zum Schutz der Umwelt, hier der
Gewässer. Bei Bedarf können gemäß Art. 18 der RL auf der Basis der Ergebnisse
des Informationsaustausches gemeinschaftseinheitliche Emissionsbegrenzungen
erlassen
werden.
Derartige
Grenzwerte
können
im
Rahmen
der
AEV
Kohleverarbeitung in nationales Recht umgesetzt werden.
7.
Fristen
Die AEV Kohleverarbeitung wurde am28. November 1997 kundgemacht. Sie tritt am
28. November 1998 in Kraft. Am Tag des Inkrafttretens rechtmäßig bestehende
Einleitungen von Abwasser aus der Kohleverarbeitung haben innerhalb einer Frist
von 5 Jahren den Anforderungen der AEV zu entsprechen.