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Die Experten für abwasserfreie Produktion

 

Industrielles Abwasser enthält die unterschiedlichsten Verschmutzungen. Diese können beispielsweise Schwermetalle aus einem metallverarbeitenden Betrieb sein, Fette und Öle aus einer Teilereinigung oder Arzneimittelrückstände aus der Pharmaindustrie – das Abwasser ist so verschiedenen wie die Prozesse selbst. Am Markt gibt es viele, unterschiedliche Verfahren zur industriellen Abwasserbehandlung - alle mit spezifischen Stärken und Schwächen. Hier ein Überblick über die gängigsten Methoden am Markt.

 

Arten der industriellen Abwasserbehandlung

Ganz allgemein wird die industrielle Abwasserbehandlung in zwei unterschiedliche Arten eingeteilt. Bei dem einen Verfahren werden problematische Stoffe aus dem Wasser entfernt, z.B. mittels Filter/Membrane oder durch Verdampfung des Industrieabwassers. Im anderen Verfahren werden gezielt Substanzen hinzugefügt, um die Qualität zu verbessern. Das passiert zum Beispiel bei der chemischen Reinigung, die Säure oder Lauge zur pH-Wert-Regulierung oder Salze zur Leitwertverbesserung einsetzt.

 

Methoden der industriellen Abwasserbehandlung

In der Abwasserbehandlung gibt es 4 unterschiedliche Methoden:

  • Zu den physikalischen Verfahren zählt die Abwasserreinigung mittels Verdampfung, z. B. bei der Vakuumdestillation.
  • Biologische Verfahren kommen in der Industrie nur selten zum Einsatz – meistens in Kombination mit anderen Verfahren. Diese Aufbereitungsart ist hauptsächlich bei der Aufbereitung von städtischem Abwasser in Kläranlagen zuhause – hier sorgen Bakterien für die Reinigung des Abwassers.
  • Chemische Verfahren funktionieren durch den Einsatz von Chemikalien zur Verbesserung des Abwassers. Dazu zählt z.B. die Durchlaufneutralisation oder die Flockung und Fällung mit Schlammabtrennung.
  • Beim Membranverfahren kommen Filter zum Einsatz, die die Verschmutzungen zurückhalten. Hier gibt es z.B. Bandfilter für grobe Verschmutzungen oder auch die Ultrafiltration für kleinste Schmutzpartikel.

Die am häufigsten angewandten Abwasserbehandlungs-Verfahren in der Industrie sind chemisch-physikalische Spaltanlagen, Membrananlagen und Vakuumdestillationssysteme.

 

Für welche Abwasserart kommt welches Abwasserbehandlungs-Verfahren in Frage?

In einigen Fällen gibt es für das aufzubereitende Prozesswasser nur eine optimale Methode, die sich über die anfallende Menge und den Grad der Verunreinigung des Wassers bestimmen lässt. Sollte die Schmutzfracht fast ausschließlich anorganischer Art sein, lassen sich Membranfiltrationsverfahren ausschließen, weil sie zu aufwändig sind. Die Vakuumdestillation ist dann nicht geeignet, wenn das Prozesswasser Latex, Lack, Farbe oder Eiweiß enthält. Die folgende Abbildung zeigt, dass es einen großen Bereich gibt, in dem alle aufgeführten Verfahren anwendbar sind. In diesem Bereich gilt es die Verfahren sorgfältig gegeneinander abzuwägen.

Im Bereich „relativ geringer Schmutzfracht bis ca. 7 Prozent und Abwassermenge bis 30.000 Kubikmeter/Jahr“ überschneiden sich die drei Abwasserbehandlungs-Verfahren. Hier gilt es die Technologien nach den wichtigsten Kriterien abzuwägen, um das für sich optimale Abwasserbehandlungs-System zu finden.

 

Die wichtigsten Kriterien in der industriellen Abwasserbehandlung

Für einen ganzheitlich betrachteten Vergleich gilt es zunächst die Kriterien festzulegen.

 

  • Qualität: Das wichtigste Kriterium ist die Qualität des aufbereiteten Wassers. Die Qualitätsanforderungen sind die Basis für die Betrachtung aller folgenden Kriterien.
  • Kosten: Ausschlaggebend für eine wirtschaftlich gute Entscheidung sind natürlich die Kosten. Neben den Investitionskosten gilt es auch die Betriebskosten zu betrachten. Was nützt ein niedriger Preis, wenn hohe Betriebskosten diesen Vorteil schnell wieder auffressen.
  • Flexibilität: Die Flexibilität des Verfahrens ist von großer Wichtigkeit. Wie reagiert die Aufbereitungssystem wenn der Verschmutzungsgrad des aufzubereitenden Wassers schwankt, oder sich sogar die Zusammensetzung innerhalb kurzer Zeit komplett ändert?
  • Zuverlässigkeit: Wie aufwändig ist die Bedienung der Anlage? In wie weit kann sich der Bediener bei Störungen selbst helfen?
  • Nachhaltigkeit: Viele Betriebe achten heute darauf nachhaltig zu wirtschaften und Ressourcen zu schonen. Selbstauferlegte, strenge Umweltstandards gehen oft über die behördlich geforderten Grenzwerte hinaus. Dazu gehört natürlich auch der schonende Umgang mit wertvollen Frischwasserressourcen.

 

Filtrationsverfahren und chemisch-physikalische Verfahren in der industriellen Abwasserbehandlung

Bei Aufbereitungskonzepten wie Membranverfahren oder chemisch physikalischen Verfahren ist es wirtschaftlicher, das Abwasser gerade so weit aufzubereiten, dass es einleitfähig ist. Dadurch gelangen Restverschmutzungen in öffentliche Netze. In der Produktion wird dann aufbereitetes Stadtwasser verwendet, weil hier die Prozesskosten niedriger sind als die weitergehende Aufbereitung des bereits geklärten Abwassers. In den beiden Punkten Qualität und Nachhaltigkeit schneiden diese zwei Systeme nicht so gut ab.

Die Anschaffung einer chemisch-physikalischen Anlage ist vergleichsweise günstig. Allerdings fallen hohe Kosten für Verbrauchsmaterialien an. Gleichzeitig ist die Bedienung mit der Hantierung unterschiedlichster Chemikalien, insbesondere bei einer breiten Palette von Inhaltsstoffen im Schmutzwasser, personalaufwändig und schwierig. Bei sich ändernder Prozesswasserzusammensetzung weist diese Technologie Schwächen auf. Gegebenenfalls müsste der ganze Prozess an die veränderten Rahmenbedingungen angepasst werden. In Bezug auf die sichere Abtrennung von Schwermetallen zeigt diese Technologie gewisse Risiken auf. Es können zum Beispiel komplexierte Schwermetallverbindung schwer abgetrennt werden.

Membrananlagen haben moderate Verbrauchswerte, jedoch sind die Mengen des zu entsorgenden Rückstands und damit die verbleibenden Entsorgungskosten hoch. Der Reinigungsprozess für Membrananlagen muss manuell gestartet werden und die Ergebnisse überwacht werden. Änderungen im Prozess können eine Verblockung der Membran bewirken, so dass ein Tausch der Membranmodule notwendig sein kann. Ähnlich wie bei chemisch-physikalischen Verfahren können hier ebenfalls komplexierte Schwermetalle nicht zuverlässig abgetrennt werden und zur Überschreitung von Grenzwerten führen.

 

Der Betriebskostenvergleich der 3 Verfahren verdeutlicht, dass die Vakuumdestillationstechnologie den höheren Investitionspreis bereits nach rund 2 Jahren durch geringere Betriebskosten amortisiert.

 

Vakuum-Destillationsverfahren in der industriellen Abwasserbehandlung

Wenn der Betrieb abwasserfrei werden soll, oder wenn die Produktionsprozesse sehr reines Spülwasser benötigt, bietet sich die Vakuumdestillation an. Die Qualität des Destillats ist so hoch, dass keine bzw. wenige Nachbehandlungsschritte notwendig sind. Die entstehenden Destillate sind nahezu öl- und schwermetallfrei. Nur wenn extrem hohe Qualitätsanforderungen an das Prozesswasser gestellt werden, ist die Nachbehandlung in Ionenaustauschern notwendig. Ansonsten kann man das Wasser in der eigenen Produktion wiederverwenden: das spart Frischwasser und es gelangen keine Restverschmutzungen in die Umwelt.

Betrachtet man die Investitions- und Betriebskosten von Vakuumdestillationsanlagen im Bereich 100 – 30.000 m³/Jahr bei Schmutzfrachten kleiner 8 Prozent, zeigen sich auch die wirtschaftlichen Vorteile der Vakuumdestillationstechnologie. Zwar sind die Investitionskosten höher als bei anderen Verfahren, dafür sind aber die Betriebskosten unschlagbar günstig, weil das System 100 % automatisch arbeitet.

Auch in Bezug auf Flexibilität und Sicherheit setzt die Vakuumdestillation Maßstäbe. Moderne Systeme passen sich automatisch schwankenden Prozesswasserqualitäten an. Geringe Anpassungen erlauben es, morgen galvanische Prozesswässer in einem System aufzubereiten, die eigentlich für die Behandlung von verbrauchten Kühlschmierstoffemulsionen konzipiert war.

 

Was ist Vakuumdestillation?

Die Vakuumdestillation einfach erklärt: Das Industrieabwasser wird verdampft, der Schmutz bleibt zurück, der aufsteigende Dampf ist frei von Verunreinigungen. Das Kondensat, auch Destillat genannt, kann in der Produktion wiederverwendet werden. So entstehen aus 100 % Abwasser rund 98 % sauberes Wasser und nur 2 % Rückstand, der kostenminimiert entsorgt werden kann. Dieses physikalische Prinzip nennt man auch die Stofftrennung nach Siedepunktunterschieden.

Diese Vakuumdestillations-Funktionsweise spart auch Energie, denn unter Vakuum verdampft Wasser bereits bei 80 Grad Celsius anstatt bei 100 Grad Celsius. Durch den Einsatz von Wärmetauschern und die Wiederverwendung der Verdampfungshitze im System verbraucht der Aufbau einer Vakuumdestillation nur wenig Strom.

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