Das Beizen, Elektropolieren und Phosphatieren von Stahloberflächen gehört zu den elementaren Prozessen der Oberflächenveredlung. Markant für diesen Industriezweig ist ein hohes Produktionsaufkommen mit einem enormen Anfall an Abwasser.
Generell wird in der Abwasserbehandlung zwischen der gezielten Behandlung von schwermetallhaltigem und schwermetallfreiem Abwasser unterschieden. Maßgebend für die unterschiedlichen Verfahrensansätze ist der Grundwerkstoff (Edelstahl, unlegierter Stahl) sowie die Badzusammensetzung für Phosphatier- und Elektropolierbad (schwermetallfrei, oder schwermetallhaltig).
Bei der Verarbeitung von Edelstahl entstehen schwermetallhaltige Abwässer. Das Beizen von Edelstahl erfolgt in der Regel mit Mischsäuren aus beispielsweise Salpeter- und Flusssäure. Abwasser aus diesen Beizprozessen muss gesondert behandelt werden, Schwermetallrestkonzentrationen werden mittels Ionenaustauscher zur Restschwermetalleliminierung gebunden.
Bei der Verarbeitung von unlegierten Stahl (bspw. Federstahldrahtbeizen) entstehen schwermetallfreie Abwässer. Das Abwasser aus diesen Prozessen kann mittels einfacher Neutralisation im Chargenbehälter behandelt werden. Drahtbeizanlagen müssen aufgrund ihrer hohen Tonagen und hochspezialisierter Verfahrensweisen gesondert bewertert werden um eine dem Abwasseraufkommen entsprechende Behandlungskapazität vorzusehen.
Wird im Anschluss an den Beizprozess die Oberfläche elektropoliert entsteht zusätzlich ein stark sulfat- und phosphathaltiges Abwasser, welches gesondert behandelt werden muss. Zur Entfernung der Schwermetallkonzentration kann alternativ zum Ionenasutauscherverfahren zur Restschwermetalleleminierung auch eine sulfidische Fällung angewendet werden.
Phosphathaltiges Abwasser aus Phsophatierprozessen muss hinsichtlich seiner Phosphatkonzentration (Grenzwert Direkt- oder Indirekteinleiter) und dem Vorhandensein von Schwermetallverbindungen (bspw. Nickel) bewertet werden. Je nach Aufkommen liegt der Fokus auf einer wirtschaftlich optimierten Verfahrensweise zur Einhaltung des P-Wertes bzw. auf der Entfernung von Schwermetallen.
Weiterführende Informationen zu den Technologien:
Die Lagerung und Dosierung von wassergefährdenden Prozesschemikalien erfolgt nach strengen gesetzlichen Vorgaben. Auffangwannen bzw. doppelwandige Behälter, medienbeständige Materialien und eine Anpassung an die örtlichen Aufstellbedingungen (z.B. Erdbebenzone) , werden in Deutschland für eine bauaufsichtliche Zulassung vorausgesetzt. International gelten ähnlich erhöhte Anforderungen an die Konstruktionen. Als Fachbetrieb nach WHG sind wir zertifiziert derartige Anlagen zu errichten und Instand zu setzen.
Zum Betrieb einer Abwasseranlage sind verschiedene Prozesschemikalien, wie z.B. Salzsäure, Natronlauge oder stabilisierte Kalkmilch, notwendig. In manchen Fällen werden diese Medien nur in kleinen Mengen benötigt, sodass sich ein Lagertank oder eine Anmischstation nicht als sinnvoll erweist. In diesen Fällen kann das Medium in einem Liefergebinde (IBC) mit verschiedenen Volumeninhalten bestellt werden.
Die Dosierung erfolgt entweder über Dosierventile an Ringleitungen oder über Dosierpumpen. Liefergebinde müssen auf einer Auffangpalette gelagert werden. Die Entnahme am IBC erfolgt mittels Sauglanze oder codierte Entnahmeköpfe mit vorinstallierter Sauglanze zur weitestgehenden Restentleerung und Steigerung der Sicherheit.
Ab einer bestimmten Verbrauchsmenge ist die Chemikaliendosierung über Liefergebinde nicht mehr wirtschaftlich. Chemikalienlagertanks sind dann die sinnvolle Alternative.
Unsere Lagertanks erhalten eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung nach DIBt und werden auf den jeweiligen Anwendungsfall individuell ausgelegt.
Ausführung der Lagertanks:
Die Befüllung der Lagertanks kann über Liefergebinde oder eine Chemikalientankstation erfolgen. Hierbei ist eine direkte Befüllung des Lagertanks aus einem Tankwagen möglich.
Werden Kalkmilch oder Flockungshilfsmittel vor Ort frisch angesetzt braucht es hierfür einen geeigneten Behälter. Ansatzstationen verfügen über:
Bei einem hohen Verbrauch von Prozesschemikalien sind Liefergebinde ggf. nicht wirtschaftlich. Das Gleiche trifft auf größere Mengen an extern zu entsorgenden Medien (z.B. Konzentraten) zu. Eine Tankwagenstation zum Befüllen oder Entleeren ermöglicht ein einfaches, sauberes und sicheres Befüllen und Entleeren von Behältern.
Die Befüll- oder Entnahmestationen werden medienbeständig individuell ausgelegt. Für jedes Medium ist ein separater Anschluss zum Tankwagen und eine Verrohrung zum Behälter vorgesehen.
Bei außenaufgestellten Befüll- oder Entnahmestationen ermöglicht eine klappbare, bauartgeprüfte Auffangwanne sicheres Be- bzw. Entladen von Tanklastwagen. Alternativ zu teuren und komplizierten Abtankplätzen mit Ablaufweiche sind Auffangwannen eine weitaus günstigere und praktikablere Alternative.
Abwasserbehandlungschemikalien in Pulverform können mittels Trockengutdosierer der Chargenbehandlung zugeführt werden. Hierbei wird das Trockengut in Bedienhöhe in einen Trichterbehälter zur Vorlage gefüllt und mittels Spezialpumpe auf eine Höhe von bis zu 4 m gefördert. Trockengut ist stark hygroskopisch, weswegen das Trockengutfördersystem gegen eindringende Feuchtigkeit weitestgehend abgeschlossen ist.
Abwasseranlagen in ihrer ganzen Komplexität erfordern eine sichere Steuerung und Überwachung. Die Überwachung von Füllständen, Betriebszuständen, Betriebsparameter etc. bis hin zur Überwachung automatisierter Programmabläufe von Chargenanlagen und Ionenaustauscheranlagen werden in der Anlagensteuerung realisiert.
Standartmäßig werden Siemens-SPS-Komponenten und -Schaltelemente führender europäischer Hersteller verwendet. Schnittstellen zu anderen Anlagenteilen z.B. dem Galvanikautomaten können je nach Anlagengröße und verwendetem System als Profi-BUS- oder Profinet-Schnittstelle ausgeführt werden.
Die Bedienoberfläche unserer Anlagensteuerung ist die Anlagenvisualisierung. Diese erfolgt meist über Bedien-PCs oder kompakte Panels.
Selbst bei komplexen Anlagen ermöglicht unsere Visualisierung einen einfachen Überblick und somit unkomplizierte Bedienung der Anlage. Die Visualisierung gestattet den Anlagenbedienern den Ablauf der Abwasseraufbereitung zu verfolgen und ggf. einzugreifen.
Ein Überblick über alle Behälterfüllstände, Prozessparameter, Betriebszustände von Pumpen und Rührwerken sind in der Visualisierung gegeben. Farbliche Kennzeichnungen ermöglichen ein schnelles Erfassen des Betriebszustandes.
Eine Vielzahl von Prozessparametern in der Abwasserbehandlung erfordern eine ständige Messung und Überprüfung. Unterschieden werden kann hierbei zwischen Parametern mit einer analogen oder digitalen Messwertübermittlung, wobei Digitalsysteme zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Typische Prozessparameter sind:
Bei Abweichungen der Prozessparameter werden Warnungen oder Alarme ausgegeben. Diese werden in der Visualisierung angezeigt und ggf. zusätzlich durch Leuchten und Hupen verdeutlicht.
Die Protokollierung einzelner Messwerte ist möglich und verpflichtend für bspw. die pH-Messung und den Durchfluss der pH-Wert-Endkontrolle.
Angepasst an die jeweiligen Prozessgegebenheiten wählen unsere Verfahrensingenieure die passenden Technologien aus und finden in Absprache mit den Kunden die passende Lösung. Wir verbauen ausschließlich langjährig erprobte Messgeräte aus Deutschland
Chargenbehandlungsanlagen sind ein diskontinuierliches Verfahren zur Abwasserbehandlung. In einem chemisch/physikalischen Prozess wird das anfallende Spülwasser, Regenerat und ggf. Konzentrat behandelt. Das Grundprinzip in jeder Chargenbehandlung ist die Ausfällung der im Wasser gelösten Inhaltsstoffe, welches zuvor in Stapelbehältern gesammelt wurde. Im Vergleich zur Durchlaufanlage wird in der Chargenbehandlung vermieden, dass Teilmengen des Abwassers nicht ausreichend behandelt werden.
In der Chargenbehandlung können z.B. folgende Verfahren durchgeführt werden:
Die Anlagenausrüstung für eine Chargenbehandlung besteht im Wesentlichen aus:
Die Ausrüstung richtet sich immer nach dem Einsatzzweck und der Anlagengröße.
Die in der Chargenbehandlung zur Fällung gebrachten Metallhydroxide werden in der anschließenden Schlammbehandlung von der Flüssigphase abgetrennt. Je nach anfallendem Prozesswasser und Prozesswassermenge werden folgende Prozessschritte in unterschiedlichen Ausführungen miteinander kombiniert.
Das konventionelle Prinzip zur Trennung der Fest- und Flüssigphase ist die Schwerkraftsedimentation in einem Dünnschlammbehälter.
Der Dünnschlammbehälter kann eingesetzt werden als:
Ein Dünnschlammbehälter wird mit einem Schräg- oder Trichterboden ausgeführt.
Ein bewährtes Prinzip zur Trennung der Fest- und Flüssigphase ist die Schwerkraftsedimentation.
Gegenüber einem konventionellen Sedimentationsbecken kann ein Schrägklärer durch eingebaute Schräglamellen die Absetzzeit erheblich verkürzen. Die eingebauten Lamellen erhöhen die Sedimentationsfläche um ein Vielfaches, dadurch wird die Sedimentationsstrecke verkürzt und die Sedimentation beschleunigt.
Die Kammerfilterpresse kann durch den Einsatz eines Schrägklärers hydraulisch entlastet werden. Zwei Drittel der Abwassermenge kann direkt als Klarwasser abgezogen und der Schlussbehandlung zugeführt werden. Die Schlammphase (ca. 1/3 der Gesamtabwassermenge) wird mittels der Kammerfilterpresse entwässert.
Zur Abscheidung von Feststoffen aus einer Suspension verwenden wir zur Druckfiltration Kammerfilterpressen als mechanische Fest-Flüssig-Trennaggregate. Druckstabile, poröse Filterkuchen mit einem Restfeuchtegehalt von meist 65 – 70 % werden mit dieser Technologie erzielt.
Die Kammerfilterpresse wird mit Hilfe einer hydraulischen Kolbenmembran Hochdruckpumpe (bei kleinen Kammerfilterpressen auch Druckluft-Membranpumpen) mit der Suspension beschickt. Die Pumpe reguliert automatisch den Beschickungsdruck im fortschreitenden Filtrationsprozess. Das Verschließen der Presse erfolgt über ein hand- oder elektrohydraulisches Schließsystem.
In den Kammern der Kammerfilterpresse werden die Feststoffe von den Filtertüchern zurückgehalten und aufkonzentriert. Die filtrierte, klare Flüssigkeit (Filtrat) wird aus der Kammerfilterpresse ausgeleitet. Bei Erreichen eines definierten hohen Förderdrucks und niedrigen Durchsatzes ist der Filtrationsprozess beendet. Der Schließdruck wird abgelassen, die Filterpresse geöffnet und die Filterkuchen entfernt.
Der in der Kammerfilterpresse anfallende Schlamm wird entsorgt oder als Wertstoff weiterverwendet. Das Klarwasser wird der Schlussbehandlung zugeführt
Wir bieten u.a. folgende Variationen der Kammerfilterpressen:
Um die behördlichen Einleitgrenzwerte einzuhalten ist im Anschluss an die Hauptbehandlung eine Schlussbehandlung notwendig. Hierbei werden unerwünschte Restkonzentrationen an abfiltrierbaren und färbenden Stoffen, sowie an Schwermetallen entfernt. Der geforderte pH-Wert zur Einleitung wird eingestellt und dokumentiert.
Nach der Neutralisation in der Chargenbehandlung und Klärung in der Kammerfilterpresse / Schrägklärer kann noch eine geringe Menge an Feststoffen (z.B. Metallhydroxide) im Klarwasser enthalten sein.
Kiesfilter und Aktivkohlefilter sind neben z.B. Beutelfiltern eine Verfahrenstechnologie für den Rückhalt von geringen Restmengen an Feststoffen aus dem Klarwasser.
Bei Kiesfiltern wird der Restgehalt an abfiltrierbaren Stoffen weitestgehend entfernt.
Die zu filtrierende Flüssigkeit durchströmt das aus Quarzkies bestehende Festbett von oben nach unten. Dabei lagern sich Feststoffpartikel im Kies ab. Eine Eingangsdrucküberwachung zeigt die fortgeschrittene Beladung des Filtermediums an. Die anschließend notwendige Rückspülung erfolgt in mehreren Schritten mit Wasser und Luft. Der Kiesfilter kann zur effektiveren Reinigung auch mit einer stark verdünnten Salzsäurelösung gespült werden. Das anfallende Rückspülwasser wird dem Abwasserbehandlungsprozess zugeführt und behandelt.
Bei der Aktivkohle hingegen wirkt der Mechanismus der Adsorption. Hier werden, neben der Entfernung von abfiltrierbaren Stoffen, freies Chlor und Organik entfernt.
Beutelfilter dienen der Rückhaltung von abfiltrierbaren Stoffen. Das Beutelfiltermaterial und die Porengröße bestimmen das Filtrationsergebnis und die Standzeit des Filters. Standartmäßig verwenden wir Beutelfiltergehäuse mit Verdrängerkörper , um Verschmutzungen beim Beutelwechsel zu verringern. Beutelfilterstationen können mit einfachem Anzeigemanometer, Differenzanzeigemanometer oder Kontaktmanometer zur elektronischen Drucküberwachung ausgestattet werden.
Um die Einleitgrenzwerte für Schwermetalle gemäß Anhang 40 AbwV (Abwasserverordnung) sicher einzuhalten wird die Ionenaustauscheranlage zur Restschwermetalleliminierung (Schlussaustauscher) eingesetzt.
Die Ionenaustauscher haben die Aufgabe, den Gehalt an gelösten Schwermetallionen auch in Gegenwart relativ hoher Alkali- und Erdalkaliionen-Konzentrationen auf Werte unter 0,5 mg/l zu senken. Das filtrierte Abwasser aus der Hauptbehandlung wird über zwei in Reihe geschaltete Säulen mit Selektivionenaustauscherharz geführt. Bei erschöpfter Aufnahmekapazität wird der Ionenaustauscher mit Säure regeneriert. Dabei werden die am Austauscher gebundenen Schwermetalle desorbiert und es bildet sich eine schwermetallreiche Lösung, die dann mit den übrigen Abwässern in der Hauptbehandlung behandelt wird.
Der pH-Wert nach der Hauptbehandlung entspricht nicht immer den behördlichen Vorgaben zur Einleitung und muss daher entsprechend angepasst werden. Hierfür wird ein Durchlaufbehälter mit Überlaufabteil verwendet. Mittels Säuren und Laugen wird, nach einer gewissen Verweilzeit, der pH-Wert auf einen minimalen und maximalen Wert eingestellt. Die Zugabe der Säure und Lauge ist erfolgt sparsam und ist automatisch geregelt.
Die pH-Wert-Endkontrolle überprüft mittels In-Line-Messung den pH-Wert des fertig behandelten Abwassers vor der Einleitung. Ein Bildschirmschreiber erfasst und visualisiert die aufgenommenen Daten und zeichnet diese unveränderbar auf.
Sollte der pH-Wert außerhalb des erlaubten Einleitwertes liegen, wird das Wasser automatisch an den Anfang des Abwasserbehandlungsprozesses zurückgeführt und ein Alarmsignal wird ausgegeben. Dadurch wird sichergestellt, dass kein Wasser mit einem fehlerhaften pH-Wert eingeleitet wird.
Vakuumverdampfer dienen der Aufkonzentration von wässrigen Lösungen unter Vakuum. Der Absolutdruck beträgt ca. 50-100 mbar, damit reduziert sich die Siedetemperatur von beispielsweise Wasser auf etwa 35 °C, was zu erheblichen Betriebskosteneinsparungen führt.
Vakuumverdampfer arbeiten im Chargenbetrieb. Im ersten Schritt wird das Spülwasser in die Siedekammer eingezogen. Beim Starten des Vakuumverdampfers wird diese zunächst durch die Vakuumpumpe evakuiert. Gleichzeitig wird über ein Automatikventil solange Produkt eingezogen, bis das Arbeitsniveau erreicht ist. Dies geschieht über den sich in der Siedekammer aufbauenden Unterdruck.
Nach Erreichen des Betriebsvakuums wird das Produkt erwärmt. Bei Erreichen der Siedetemperatur verdampft das im Produkt enthaltene Wasser bis zur eingestellten Endkonzentration. Im Anschluss wird das Konzentrat entleert. Diese Regelung erfolgt z.B. durch die Dichtemessung. Das Kondensat kann separat aufgefangen werden. Ist es nach einer analytischen Prüfung geeignet, kann es wieder in den Spülprozess zurückgeführt werden.
Für schäumende Medien werden zusätzlich noch mechanische und chemische Vorkehrungen getroffen.
Übliche Anwendungsgebiete sind:
