Bei Produktionsschritten mit galvanischen Prozessen oder Oberflächentechnikbehandlungen entstehen lästige Abwässer. Aufarbeiten oder entsorgen – diese Frage wird aus Kostengründen immer häufiger mit „aufarbeiten“ beantwortet. Aber welche Technik passt? Wo sind die Betriebskosten am günstigsten und wo ist die Qualität des aufbereiteten Wassers zuverlässig? Betriebssicherheit bei gleichzeitig niedrigen Aufarbeitungskosten ist mit moderner Destillationstechnik möglich.
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Bei galvanischen Prozessen wie der Verkupferung, Verchromung oder Vernickelung oder bei der Oberflächenbehandlung vor einer Lackierung (Phosphatieren) werden nach jedem Prozessschritt große Spülwassermengen benötigt. Diese Prozesswässer werden häufig direkt vor Ort aufbereitet, so dass Schwermetalle entfernt und giftige Inhaltsstoffe eliminiert sind. In vielen Fällen kommt dabei ein chemisch-physikalisches Verfahren zum Einsatz: Prozesswasser wird mit Hilfe von Säure oder Lauge neutralisiert, Hilfsstoffe und zusätzliche Reaktionsschritte beseitigen eventuell vorhandene kritische Inhaltsstoffe wie Cyanide oder Chromsäure. Danach wird mit einem Flockungsmittel Schlamm erzeugt, der Öle, Fette und Schwermetalle aus dem Wasser entfernt. Die entstehende Klarphase kann unter Beachtung von Grenzwerten in den Kanal eingeleitet werden.
Die Investitionskosten für diese Art von Behandlungssystem sind relativ niedrig. Betriebskosten für Chemikalien oder Betreuungsaufwand, insbesondere bei schwankenden Wasserzusammensetzungen, sind dagegen hoch, insbesondere auch für die Überwachung der behördlichen Einleitgrenzwerte. Zudem muss benötigtes Frisch-wasser für die Spülstufen aus Stadtwasser erzeugt werden, da der Salzgehalt des gereinigten Wassers aus der chemisch-physikalischen Behandlung für eine Wiederverwendung im Prozess zu hoch ist.
Moderne Behandlung: Vakuumdestillation
Alternativ zur chemisch-physikalischen Behandlung kann das Prozesswasser auch auf thermischem Weg aufbereitet werden. Vakuumdestillation macht sich das Prinzip der Trennung nach Siedepunkts-Unterschieden zu Nutze: Stoffe mit einem hohen Siedepunkt (wie Öle, Fette oder Metallsalze) werden beim Verdampfen von Wasser zurückgelassen – so wie in einem auf dem Herd vergessenen Teekessel Kalk und Salze zurückbleiben, wenn das komplette Wasser verdampft ist.
Das verbrauchte Spülwasser wird unter Vakuum bei etwa 86 °C verdampft. Der entstehende Dampf wird in einem Brüdenverdichter auf Umgebungsdruck komprimiert und dabei auf ca. 120 °C erhitzt. Dieser leicht überhitzte Dampf wird dann verwendet, um das in das System zulaufende, verschmutzte Spülwasser zu verdampfen. Im Vergleich zu einer atmosphärischen Verdampfung werden so mehr als 95 % Energie eingespart. Das entstehende Destillat ist nahezu schwermetall- und salzfrei. Einleitgrenzwerte für Schwermetalle werden sicher eingehalten. Für eine Wiederverwendung im Prozess anstelle von entsalztem Stadtwasser kann es je nach Qualitätsansprüchen direkt wiederverwendet werden. Mit geringem Aufwand (Ionentauscher zum sicheren Einhalten einer Leitfähigkeit < 10 µS/cm) ist es ebenfalls für die Kreislaufführung geeignet.
Betriebssicherheit – Angst um Einleitgrenzwerte?
Kaum ein Betrieb in der Galvanik oder Oberflächentechnik möchte sich um das Thema „Abwasser“ kümmern müssen. Die Prozesswassertechnik ist ein der Produktion nachgeschalteter Bereich, der ohne viel Aufwand sicher funktionieren muss. Bedingt durch das physikalische Verfahren der Verdampfung punktet die Vakuumdestillation vor allem im Bereich der Betriebssicherheit: Schwermetalle und Salze werden zuverlässig abgeschieden – es besteht kein Risiko, dass bei der Verwendung eines falschen Flockungsmittels oder bei nicht richtig eingestelltem pH-Wert giftige Schwermetalle in den Kanal gelangen und Grenzwerte überschritten werden. Wird dann auch noch mit dem Verdampfer eine Kreislaufführung realisiert, besteht kein Risiko mehr, festgesetzte Einleitwerte zu überschreiten.
Betriebskosten – der Verdampfer als Energiefresser?
Oftmals wird die Verdampfung von Prozesswasser als energieaufwändig bezeichnet. Für alte Generationen von Destillationsanlagen mag das auch stimmen. Das moderne Vacudest-Verfahren kommt mit einem Energiebedarf zwischen 45 und 70 Wh je Liter aufbereitetem Prozesswasser aus (je nach Anlagengröße). Zwar liegen die Energiekosten damit immer noch über denen eines chemisch-physikalischen Systems, doch liegen andere kostensparende Vorteile auf der Hand:
Keine Kosten für Eisensalze, Kalkmilch, Flockungsmittel, Spezialchemie beim Verdampfer: Betriebsmittelkosten sind geringer.
Bedeutend weniger Betreuungsaufwand der Anlage: Wartungs- und Bedienaufwand ist beim Verdampfer um gut 70 % geringer.
Geringere Kosten für die Aufarbeitung von Frischwasser: Das Destillat des Verdampfers kann im Prozess wiederverwendet werden.
Die Entscheidung für oder gegen ein Aufarbeitungssystem ist nicht leicht. Es gilt sehr viele Faktoren zu betrachten und gegeneinander abzuwägen. Auch in Zeiten knapper Budgets zeigt sich, dass der Preis nicht der alles entscheidende Faktor ist. Energiekosten, Bedien- und Wartungsaufwand sowie die Unabhängigkeit von Behördengrenzwerten sind wichtige Einflussfaktoren.
H2O GmbH www.h2o-de.com
Metallwaren-Hersteller nutzt Verdampfertechnik
Das Hailo-Werk in Haiger setzt als Hersteller von hochwertigen Metallwaren wie Klapptritte und Abfallsammlern für den Haushalt oder professionelle Steighilfen für die Industrie auf Verdampfertechnik Marke Vacudest. Verschiedene Prozesswässer aus der Oberflächenbehandlung werden direkt vor Ort aufbereitet und das Destillat im Prozess wiederverwendet. Faktoren wie Bedienaufwand, Zuverlässigkeit, Betriebskosten und Prozesssicherheit waren für Hailo Schlüsselgrößen bei der Auswahl der geeigneten Aufarbeitungstechnik.
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