Wirtschaftliche und umweltbewusste
Aufarbeitung von Emulsionen
Kühlschmierstoff-Emulsionen und Prozesswässer
aus nach der spanenden Bearbeitung folgenden Reinigungsschritten sind oftmals
ein Cocktail aus komplex zusammengesetzten Produkten: Neben Feststoffanteilen
und Spänen finden sich gewässergefährdende Komponenten wie
Wachse, chlorierte Paraffine, EDTA, Ethoxylate, Schwermetalle und Biozide
in den Emulsionen. Diese Additive sind für die Funktion und Anwenderfreundlichkeit
unverzichtbar, stellen aber bei der Entsorgung der Abwässer ein Problem
dar.
Aufarbeitung oder Entsorgung von Emulsionen?
Eine Einleitung der Emulsionen als Abwasser
nach einer biologischen oder physikalisch-chemischen Behandlung scheitert
oftmals an strengen Einleitgrenzwerten des Abwassers (z.B. CSB, BSB5,
Schwermetalle oder Kohlenwasserstoffe), oder ist technisch nur mit hohem
Aufwand zu realisieren. Vielfach werden in diesen Fällen die Emulsionen
zu hohen Kubikmeterpreisen entsorgt, was meist mit einem beachtlichen
Anteil in den Produktionskosten zum Tragen kommt.
Ab einer Jahresmenge von ca. 150 m³ Produktionsabwässer wie Kühlschmierstoffemulsionen
oder Waschwässer ist die Aufarbeitung vor Ort die wirtschaftlich interessante
Variante.
Aufarbeitung von Emulsionen durch thermische Abwasserbehandlung
Eine kostengünstige und umweltschonende Alternative
zur Entsorgung oder Abwasserbehandlung mit chemisch-physikalischen Konzepten
bietet die Abwasseraufarbeitung mittels VACUDEST®-Verfahren.
Einsparung der Entsorgungskosten
durch Anwendung des VACUDEST®-Verfahrens.
In vielen Fällen liegt die Amortisationszeit unter 2 Jahren
Diese Vakuumverdampfer-Anlagen werden von der H2O GmbH in Steinen bei Lörrach
gebaut und entwickelt.
Funktion und Leistungsspektrum der Vakuumdestillation
Kernstück der Aufarbeitung ist der VACUDEST®-Verdampfer der Firma
H2O. Das einge-setzte Verfahren der mechanischen Brüdenverdichtung
kommt mit einer Vakuumpumpe als einzigem Energieverbraucher im Verdampfer
aus. In der VACUDEST® wird ein Unterdruck erzeugt, der den Siedepunkt
der Emulsion deutlich herabsetzt. Der gleichzeitig durch die Vakuumpumpe
verdichtete, überhitzte Destillatdampf wird zur Aufheizung des Prozesswassers
verwendet. Dies bewirkt einen sehr niederen Energieverbrauch im Vergleich
zur Destillation mit Fremdheizung. Pro Liter Wasser werden nur 55-65 Wh
benötigt.
Im Rohrbündelverdampfer gibt der Dampf seine Kondensationsenergie
an das gerade verdampfende Prozesswasser ab. Die Restwärme des heißen
Destillats wird durch einen Rekuperator auf das eintretende Prozesswasser übertragen.
Neben der Vakuumpumpe sind die Ventile zum Befüllen und Entleeren
des Verdampfers die einzigen bewegten Teile im System. Beim Destillationsprozess
entsteht neben dem sauberen Destillat ein hochkonzentrierter Rückstand,
der durch Verbrennung thermisch entsorgt wird oder sogar Heizkraftwerken
als Rohstoff dient.
Innovative Technik ist auch der Schlüssel für eine optimale Bedienung
und Wartung der Anlage. Durch die ActivePowerClean-Technologie in der
VACUDEST® wird Belagbildung im Wärmetauscher vermieden. Bei anderen
Verdampfern ist dieser Anlagenteil eine sehr war-tungsintensive Komponente
im System. Um die Wartungsaufwendungen auf ein Minimum zu reduzieren, hat
die H2O einen selbstreinigenden Wärmetauscher entwickelt: Wirbelgut
und eine Natur-Umlaufströmung verhindern Belagbildung. Zusätzlich
ist die Anlage mit einer automatischen Spüleinrichtung ausgestattet.
So können auch vom Prozesswasser berührte Anlagenteile, die nicht
von der Wirbelschicht erreicht werden, optimal gepflegt werden, denn nur
belagfreie Flächen garantieren einen optimalen Wärmeübergang
und somit ein Minimum an Energieaufwand im System.
Die Anlagen zur thermischen Aufarbeitung haben eine Kapazität von
bis zu 1.200 Litern pro Stunde und können im 24-Stunden-Betrieb gefahren
werden.
Komplette Verfahren zur Wasseraufarbeitung
Doch der Vakuumverdampfer ist nur ein Teil des Know-hows, den die Ingenieure
aus Stei-nen in die Aufarbeitungsprozesse für Kühlschmierstoffemulsionen
und Produktionsabwässer gesteckt haben. Um das Kernstück der
Aufarbeitungsanlage, den VACUDEST®-Verdampfer werden bedarfsorientiert
komplexe Verfahrensschritte projektiert und mit den Anwendern abgestimmt.
So entstehen schüsselfertige Lösungen – von der Laboruntersuchung über
die Anlagenentwicklung bis hin zur Inbetriebnahme.
Dieser Service aus einer Hand sowie die bedarfsgerechte und kompetente
Ausarbeitung des Verfahrens auf vielfältige Besonderheiten in den
unterschiedlichen Produktionsprozessen sind wichtige Besonderheiten des
H2O-Engineerings. So können bei Bedarf neben den anfallenden Emulsionen
und Waschwässern z.B. auch
Gleitschleifabwässer
Druckguss-Wässer
Abwässer aus der Oberflächentechnik
Bodenreinigungswässer
mittels VACUDEST®-Verfahren aufgearbeitet werden.
Praxisbeispiel: Aufarbeitung
von Kühlschmierstoffemulsionen
In einem typischen Verfahren zur Aufarbeitung von Kühlschmierstoffemulsionen
VACUDEST® Aufarbeitungsanlage mit
Vor- und Nachbehandlung des Prozesswassers
wird das Prozesswasser zunächst in einem Behälter gesammelt. Eventuell
aufschwimmende Öle werden durch einen Ölskimmer abgetrennt. Dispergierte
Metallstäube können durch einen Bandfilter weitestgehend aus dem
Prozesswasser entfernt werden – ohne den Einsatz von Chemikalien. Das
so vorgereinigte Wasser gelangt in den Vakuumverdampfer. Hier wird die ursprüngliche
Abwassermenge drastisch reduziert: Aus 1m³ Emulsion entstehen ca. 960
Liter sauberes Wasser. Nur 40 Liter Konzentrat bleiben zurück.
Das destillierte Wasser zeichnet sich durch eine hohe Qualität aus und
kann oftmals direkt zum Wideransatz von Emulsionen, zur Teilereinigung vor
einer Oberflächenveredelung oder als Nachsetzwasser in Kühlkreisläufen
verwendet werden. Durch die hohe Temperatur im Verdampfer ist das Destillat
zudem keimfrei. In der Emulsion enthaltene Salze und Schwermetalle, wie Kupfer,
Nickel, Chrom, verdampfen nicht und verbleiben im Rückstand. Der charakteristische
elektrische Leitwert einer Emulsion liegt im Bereich von 800 bis 1000 µS/cm.
Durch das VACUDEST®-Verfahren wird dieser auf bis zu 10 µS/cm im
Destillat reduziert. Schwerflüchtige Kohlenwasserstoffe verbleiben ebenfalls
fast vollständig im Konzentrat. So kann zweimal clever gespart werden:
Entsorgungskosten werden minimiert und Kosten für Frischwasser drastisch
gesenkt.
Werden sehr hohe Anforderungen an die Reinheit des Destillats gestellt, kann
mit Hilfe der ClearCat®-Stufe glasklares, praktisch ölfreies Destillat
erhalten werden. Der ClearCat® ist eine Katalysator- und Kondensationsstufe,
welche direkt in der VACUDEST® integriert ist. Kohlenwasserstoff- Einleitgrenzwerte
von 10 mg/l (KW-Index nach europäischer Norm ISO 9372) werden sicher unterschritten – ohne
zusätzliche Nachbehandlung des Destillates. Die Kohlenwasserstoff-Reduktion
funktioniert auf Basis von rein physikalischen, katalytischen Prozessen. Der
ClearCat® benötigt keine Chemikalien oder sonstiges Verbrauchsmaterial.
Zusammenfassung
Vakuumdestillationsanlagen bieten eine zeitgemäße und wirtschaftliche
Lösung zur Aufar-beitung von Druckgussemulsionen. Durch die hohe Qualität
des Destillates wird eine Kreislaufführung und Wiederverwendung des Prozesswassers
möglich, Frischwasserkosten werden drastisch reduziert. Die hohe Aufkonzentration
des Aufarbeitungsrückstandes senkt die Entsorgungskosten auf ein Minimum.
Autor:
Dipl.-Ing. Peter Demarez
Vertrieb und Projektierung
H2O GmbH process water engineering
Verdampfer – Vakuumdestillation – Abwasseraufbereitung – Emulsionsaufbereitung – Druckguss - Oberflächentechnik |