Anlagenbau

Individuelle Technologien

Unser hohes Maß an Erfahrung trägt zu einer hohen Kompetenz in der Verfahrenstechnik bei. Im Folgenden möchten wir Ihnen gern unsere technologischen Ansätze für die verschiedenen Prozesslösungen vorstellen:

Abwasserbehandlung
Wasseraufbereitung
Wertstoffrückgewinnung

Abwasser­behandlungs­technologien

Die Behandlung von anfallendem Spülwasser und Konzentraten umfasst das Ausfällen, Abtrennen und Neutralisieren des Abwassers. Verschiedene Einzelprozesse ermöglichen eine Spülwasserkreislaufführung mittels Ionenaustauscher oder Verdampfer.
Im Rahmen einer individuellen Verfahrensauslegung wird jeder Prozess einzeln hinsichtlich Abwassermenge und resultierender Schlammfracht beurteilt. Dies ist die Grundlage zur Erstellung eines Behandlungsverfahrens zur wirtschaftlichen Einhaltung der geforderten Grenzwerte, bzw. zur Realisierung einer optimale Wertstoffrückrückgewinnung (bspw. Ni, Sn, Cu, Ag, Au, H2SO4).
Behandlungsverfahren können zielgerichtet auch nachträglich einer bestehenden Abwasseranlage hinzugefügt werden um resultierende Salzfrachten (bspw. Grenzwert Sulfat oder Gesamtsalz) zu beeinflussen oder nachträglich hinzugefügte Prozesse (bspw. Trichrom / chemisch Nickel / div. Farbeprozesse) erfolgreich in eine ganzheitliche Behandlung zu integrieren.
Folgende Technologien zur Abwasserbehandlung werden hierfür speziell für den jeweiligen Anwendungsfall ausgewählt und passend dimensioniert.

Chargenbehandlungsanlagen

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Chargenbehandlungsanlagen

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:

  • Hydroxidfällung und Neutralisation
  • Cyanidoxidation
  • Chromatreduktion (Chrom-VI-Behandlung)
  • Trichrombehandlung (Chrom-III-Behandlung)
  • Komplexspaltung

Die Anlagenausrüstung für eine Chargenbehandlung besteht im Wesentlichen aus:

  • Sammelbehälter für die anfallenden Medien
  • Chargenreaktionsbehälter mit Rührwerk, Messeinrichtungen (pH-Sonde, Pegel), Chemikaliendosierventile für die benötigten Prozesschemikalien
  • Steuerung der Chargenbehandlung über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)

Die Ausrüstung richtet sich immer nach dem Einsatzzweck und der Anlagengröße.

Kreislaufanlagen

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Kreislaufanlagen

In Kreislaufanlagen wird Spülwasser kontinuierlich über eine Ionenaustauscheranlage aufbereitet. Dieses Verfahren kann bei hohen Spülkriterien (Verdünnungsfaktor) die Gesamtabwassermenge reduzieren.

Die Kreislaufanlage bindet die im Rohwasser (Spülwasser) enthaltenen Ionen und gibt diese als Regenerat wieder ab. Eine Sonderanwendung dieser Anlage ist die kombinierte Verwendung zur Wertstoffrückgewinnung.

Maßgebender Faktor für die Auslegung ist die Menge und Konzentration des Spülwassers. Sie hat Einfluss auf die Größe und Standzeit der Ionenaustauscher.

Einige Prozesse sind für eine Kreislaufführung ungeeignet, da sie dem Ionenaustauscherharz schaden bzw. den Abwasser- oder Produktionsprozess stören.

Einrichtung zur Schlammbehandlung

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Einrichtung zur Schlammbehandlung

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.

Dünnschlammbehälter / Sedimentationsbehälter

Das konventionelle Prinzip zur Trennung der Fest- und Flüssigphase ist die Schwerkraftsedimentation in einem Dünnschlammbehälter.

Der Dünnschlammbehälter kann eingesetzt werden als:

  • Vorlagebehälter zur Direktfiltration über eine Kammerfilterpresse
  • Sedimentationsbehälter zur Trennung von Schlamm- und Klarwasserphase

Ein Dünnschlammbehälter wird mit einem Schräg- oder Trichterboden ausgeführt.

Schrägklärer

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.

Filterpressen

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:

  • Filterplattenformate von 400 - 1200 mm
  • 10 – 100 Filterkammern mit Kuchenstärken von 25 - 30 mm
  • Manuelle, semi- bis voll automatische Plattenverschiebung
  • Integrierte Filterplattenreinigung oder als Beistellbehälter
  • Zusätzliches Schlammtrocknungssystem

Schlussfiltration und Schlussbehandlung

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Schlussfiltration und Schlussbehandlung

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.

Kiesfilter und Aktivkohlefilter

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

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.

Ionenaustauscheranlage zur Restschwermetalleliminierung

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.

pH-Wert-Korrektureinheit

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.

pH-Wert-Endkontrolle

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

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Vakuumverdampfer

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:

  • Volumenreduzierung von umweltschädigenden Abwässern vor der (außerbetrieblichen) Entsorgung mit Möglichkeit zur Wiederverwendung des Kondensats
  • Rückgewinnung bestimmter Galvanoelektrolyten aus Standspülen

PFT-/PFOA-Sonderbehandlung

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PFT-/PFOA-Sonderbehandlung

PFTs und PFOAs finden als Netzmittel Einsatz bei Chromprozessen z.B. in Kunststoffgalvaniken. Sie sind nicht biologisch abbaubar, weswegen sie gesondert entsorgt werden müssen. Um die Strengen Grenzwerte für PFT und PFOA einzuhalten, muss eine Behandlung mittels Ionenaustauscheranlage erfolgen. Im Rahmen eines umfangreichen Forschungsprojektes, sowie durch einschlägige Erfahrungen in diesem Bereich, haben wir ein Verfahren zur Eliminierung dieser Störstoffe entwickelt.

Bei aktivem Eintrag von PFT/PFOA wird der Teilstrom des chromsauren Spülwassers mittels Spezialionenaustauscherharz behandelt, bevor dieser der weiteren Abwasserbehandlung zugeführt wird.

Restkonzentrationen, auch aus früheren Anwendungen mit PFT/PFOA, können mittels Ionenaustauscher am Ende der Abwasserbehandlung zurückgehalten werden.

Chemikalienstationen

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Chemikalienstationen

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.

Entnahmestationen für IBC Gebinde

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.

Lagertanks für Chemikalien (bauartgeprüft)

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:

  • Materialien z.B. PP, PE, GFK mit PVC Inliner
  • Nutzinhalt ca. 2 - 30 m³
  • Doppelwandig oder mit Auffangwanne
  • Mit Unterlegplatte zur Leckageüberwachung
  • Bauartgeprüfte Leckage- und Überfüllsensoren
  • Verschiedene Pegelmesstechnologien (z.B. Kontinuierliche Füllstandsmesssysteme mittels Ultraschallmesstechnik)
  • Zur Innen- oder Außenaufstellung geeignet

Die Befüllung der Lagertanks kann über Liefergebinde oder eine Chemikalientankstation erfolgen. Hierbei ist eine direkte Befüllung des Lagertanks aus einem Tankwagen möglich.

Ansatzstation für Kalkmilch und Flockungshilfsmittel

Werden Kalkmilch oder Flockungshilfsmittel vor Ort frisch angesetzt braucht es hierfür einen geeigneten Behälter. Ansatzstationen verfügen über:

  • Rührwerk
  • Automatische Netzwasserzugabe (auch zur Spülung)
  • Feststoffzugabestelle ggf. mit Bedienpodest
  • Anschluss an Dosierstelle / Ringleitung

Tankwagenstation

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.

Trockengutförderer

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.

Anlagensteuerung

Anlagensteuerung

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.

Anlagenvisualisierung

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.

Messtechnik

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:

  • Füllstände
  • pH-Wert-/Redox-Messungen in der Chargenbehandlung / pH-Wert-Korrektur
  • Temperaturen
  • Druckmessstellen (z.B. an Filtern, Pressen)
  • Trübemessungen nach Kammerfilterpressen
  • Durchflussmessung vor der Kanaleinleitung
  • Leitfähigkeitsmessung
  • Zustände von Automatikventilen

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

Wasser­aufbereitungs­technologien

Zur Wasseraufbereitung werden je nach Ausgangsqualität des Rohwassers verschiedene Technologien angewendet um störende Salze, Feststoffe oder Organik gezielt zu entfernen.
Gemäß branchenspezifischen Anforderungen (Eloxal / Galvanik / Halbleiter) können verschiedene Leitfähigkeiten erzielt, bzw. bestimmte Störstoffe (bspw. Silikate, TOC) gezielt entfernt werden.
Je nach Spülprozess werden Spülwasserbedarf und die erforderliche -qualität vorab bestimmt bzw. der Wasseraufbereitungsprozess dem Abwasserbehandlungsverfahren optimiert angepasst.
Prozesslösungen zur mehrstufigen Herstellung verschiedener VE-Wasserqualitäten sowie kombinierte Technologien zur Spülwasserkreislaufführung mit selektiver Wertstoffrückgewinnung können u.a. mittels der folgenden Technologien realisiert werden.

 

Vorfiltration

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Vorfiltration

Um eine Beschädigung oder Störung der nachfolgenden Aggregate zu vermeiden wird das eingehende Rohwasser, je nach Qualität und Herkunft, vorbehandelt.

Rohwasser aus öffentlichen Rohrnetzen muss hierbei lediglich von eventuellen Verunreinigungen wie Sand, Rost oder Organik befreit werden. Hierfür werden rückspülbare Feinfilter verwendet.

Brunnenwasser muss beispielsweise hinsichtlich abfiltrierbarer Stoffe sowie Eisen und Mangan behandelt werden. Hierfür werden Kies- und Sandfilter, sowie Spezial-Aktivkohlefilter und Kerzenfilter verwendet.

Enthärtungsanlagen

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Enthärtungsanlagen

Von „hartem Wasser“ spricht man meist bei einem hohen Anteil an im Wasser enthaltenen Härtebildnern, wie z.B. Calcium- (Ca2+) oder Magnesiumionen (Mg2+). Hartes Wasser kann für viele sensible Spülprozesse ohne vorherige Enthärtung nicht verwendet werden. Außerdem verursachen die Härtebildner auf den Membranen der Umkehrosmoseanlage schädliche Ablagerungen (Scaling) und müssen daher entfernt werden. Dies erfolgt mittels Ionenaustausch in einer Enthärtungsanlage.

Dabei durchströmt das Wasser ein Kationenaustauscherharz, an dessen Oberfläche Mg- und Ca-Ionen gegen Na-Ionen ausgetauscht werden.

Die Aufnahmekapazität des verwendeten Harzes ist nach einiger Zeit erschöpft und bedarf einer Regeneration mit NaCl, welches mittels Siedesalztabletten in einem Solebehälter gelöst und vorgelegt wird. Zur Regeneration wird die Salzsole über die Ionenaustauscherharze geführt. Dadurch werden gebundene Ionen gegen Natriumionen ausgetauscht. Das Regenerat wird, je nach Vorgabe, direkt eingeleitet oder dem Abwasserbehandlungsprozess zugeführt.

Ionenaustauscheranlagen zur Vollentsalzung

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Ionenaustauscheranlagen zur Vollentsalzung

Vollentsalztes Wasser (auch VE-Wasser oder Demi-Wasser genannt) wird in vielen Prozessen benötigt. Dies ist Wasser mit einem sehr geringen Anteil an Kationen und Anionen.  

VE-Wasser wird aus Rohwasser gewonnen. Die im Wasser enthaltenen Ionen werden von Austauscherharzen aufgenommen und ausgetauscht. Durch diesen Austausch entsteht salzfreies Wasser.

Sind die Harze mit Ionen beladen werden diese mit Säure oder Lauge regeneriert. Das salzreiche Regenerat wird der Abwasserbehandlungsanlage zugeführt.

Je nach VE-Wasser-Bedarf und Salzgehalt im Rohwasser wird die Ionenaustauscheranlage dimensioniert. Hydraulische Leistungen von 500l/h bis 25m³/h gehören zu den Standartbaugrößen.

Die Anlagen können für eine kontinuierliche VE-Wasser-Erzeugung zweistraßig gestaltet werden. Die Steuerung der Anlage ist vollautomatisch oder manuell möglich. Generell werden unsere Anlage im Schwebebettverfahren geplant, können aber auf Wunsch auch im Festbettverfahren ausgeführt werden.

Die zu verwendenden Ionenaustauscherharze werden, je nach Rohwasserqualität bzw. zu erzielender VE-Wasserqualität ausgewählt.

Umkehrosmoseanlagen

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Umkehrosmoseanlagen

Die Umkehrosmose ist ein druckgetriebener Membrantrennprozess in dem das Medium (Rohwasser) und das reine Wasser durch eine halbdurchlässige (semipermeable) Membran voneinander getrennt werden. Wassermoleküle können die Membran durchdringen wobei Salze von dieser zurückgehalten werden.

Das Einsatzgebiet für Umkehrosmoseanlagen ist z.B. die Erzeugung von vollentsalztem Wasser (VE-Wasser).

Mittels eines hohen Druckes, der den natürlichen osmotischen Druck des Konzentrationausgleiches übersteigt, wird das Wasser durch die Membran gepresst. Auf einer Seite der Membran konzentriert sich nun das zurückgehaltene, salzhaltige Wasser auf (Konzentrat) während sich auf der anderen Seite salzfreies reines Wasser (Permeat) bildet. Das Rohwasser wird je nach verwendeter Membranqualität zu 97-98 % entsalzt. Die Permeatausbeute liegt bei ca. 75%.

Zum Schutz der Membranen müssen organische und anorganische Ablagerungserscheinungen (Fouling und Scaling) verhindert werden. Calcium und Magnesium können mittels Enthärtungsanlage; Eisen, Mangan und organische Verunreinigungen können über verschiedene Schüttfilter entfernt werden. Alternativ kann dem Eingangswasser ein Anti-Scalant bzw. Anti-Foulant zugegeben werden, um die Wirkung der Problemstoffe zu maskieren.

Der Einsatz hochwertiger Membranen steigert die Energieeffizienz, erhöht die Entsalzungsrate und wirkt Fouling- und Scaling-Erscheinungen entgegen.

Die Membranen von Umkehrosmoseanlagen müssen je nach Verschmutzungsgrad regelmäßig gespült oder ausgetauscht werden. Die Spülung mit sauer-alkalischen Speziallösungen zusätzlich auch durch unsere Spezialisten erfolgen.

Elektro-Deionisation (EDI)

Elektro-Deionisation (EDI)

Sowohl in den industriellen Anwendungen der Energietechnik und in der Fertigung von Halbleitern und Chips ist die Aufgabenstellung der Erzeugung von Deionat allgegenwärtig. Hier hat die Elektro-Deionisation als Stufe zur Restentfernung von ionischen Anteilen, auch „Polishing“ genannt deutlich an Bedeutung gewonnen und ist für bestimmte Anwendungen den klassischen Ionenaustauschern (z.B. Mischbett-Ionenaustauscher) überlegen.

Die Elektro-Deionisation (EDI) ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Entsalzung von Permeat aus einer Umkehrosmose-Anlage oder zur Nachentsalzung von Deionat aus Ionenaustauscheranlagen (Kationen-/Anionenaustauscher).

Die Elektro-Deionisation kombiniert zwei bewährte Wasserreinigungstechniken miteinander: die Elektrodialyse und die Entsalzung (Deionisation) über Ionenaustausch. Ziel dieser Technik ist es, gelöste Inhaltsstoffe möglichst vollständig zu niedrigen Kosten in einem kontinuierlichen Prozess zu entfernen. Die damit erreichbare Reinstwasserqualität liegt bei einer elektrolytischen Leitfähigkeit von 0,055 µS/cm = 18,2 Megaohm.

Ein EDI-Modul besteht aus mehreren Kammern, die durch ionenselektive Membranen voneinander getrennt sind. Die Kammern sind mit Ionenaustauscherharz gefüllt und zwischen zwei Gleich-spannungselektroden angeordnet.

Die besonderen Vorteile dieses Verfahrens sind:

  • unterbrechungsfreie Betrieb
  • kein Einsatz von Chemikalien zur Regeneration
  • geringer Energieverbrauch
  • die Anlagen sind sehr platzsparend
  • das EDI-Konzentrat muss nicht neutralisiert werden, sondern kann anlagenintern für andere Zwecke eingesetzt werden.
  • geringer Wartungsaufwand


Erreichbare Wasserqualität:

  • Widerstand bis 18,2 Megaohm (0,055 μS/cm) bei Eingang < 30 μS/cm
  • TOC-Wert ca. 3 – 5 ppb bei Speisewasser < 100 ppb.
  • Keimzahlreduktion > 99 %.

Mischbettionenaustauscheranlagen

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Mischbettionenaustauscheranlagen

Mischbettionenaustaucher sind Ionenaustaucher in denen Kat- und Anionenaustauscherharz gemischt vorliegt. Sie werden z.B. dafür eingesetzt, Restionen (Schlupf) aus bereits aufbereitetem Wasser zu entfernen. So kann der Leitwert auf unter 1 µS/cm gesenkt werden. Gleichzeitig dient der Mischbettionenaustauscher auch als Schutz für etwaige Störungen in der vorangegangenen Wasseraufbereitung.

Nach Erschöpfung des Harzes empfehlen wir es zu entsorgen und durch frisches Harz zu ersetzen.

UV-Filtration

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UV-Filtration

Biologische Verunreinigungen mindern, z.B. bei der Lagerung von Reinwasser, die Qualität des Wassers. Eine kontinuierliche UV-Desinfektion des Wassers sorgt für eine gleichbleibend niedrige organische Belastung des Deionats.

Für die UV-Desinfektion wird ein Teilstrom des Deionats im Durchlaufverfahren über eine In-Line-UV-Desinfektionskammer gepumpt. Mögliche im Wasser enthaltene Mikroorganismen werden hier einer UVC-Strahlung ausgesetzt und unschädlich gemacht. Eine nachfolgende Abfiltration der Restorganik ist unerlässlich.

Die UV-Desinfektionsanlage wird in Abhängigkeit von Medium und Menge passend ausgelegt.

Wertstoff­rückgewinnung

Eines unserer Steckenpferde ist die kontinuierliche Weiterentwicklung von Recyclingverfahren. Hierbei liegt der Fokus auf Beistellanlagen zur Säure- und Metallrückgewinnung. Die Rückgewinnung von Wertstoffen trägt zur Senkung der Entsorgungskosten bei und ermöglicht die Wiederverwendung bzw. den Weiterverkauf von Wertstoffen.

Die Grundvoraussetzung hierfür ist die Trennung der Abwässer zu Teilströmen, welche anschließend einzeln behandelt werden. Dies trägt gleichzeitig zu einer Entlastung aller Prozesse bei.

Diese Anlagen können auch nachträglich in ihren bestehenden Prozess integriert werden.

Folgende Technologien finden Verwendung:

Retardationsanlage mit Sparregeneration

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Retardationsanlage mit Sparregeneration

Retardationsanlagen werden im Eloxalprozess bei Gleichstromelektrolyten angewendet. Während des Eloxierens reichert sich die Schwefelsäure mit Aluminium an. Erhöhte Metallgehalte in den Säurebädern führen zu einer schlechten Stromausbeute, erhöhten Temperaturen in den Bädern und einer verschlechterten Oberflächenqualität. Eine Senkung des Aluminiumgehaltes ist dann notwendig. Dies kann durch einen Verwurf mit anschließendem Neuansatz mit Frischsäure realisiert werden.

Alternativ kann das verbrauchte Säurebad mittels Retardationsverfahren wiederaufbereitet werden.

Hierfür wird ein Teil des Prozssbades über einen Ionenaustauscher geführt. Dabei werden das Aluminium und die Säure getrennt. Das Verfahren beruht auf einem Adsorptionseffekt spezieller Anionenaustauscherharze. Freie, undissoziierte Säuren werden an kationische, austauschaktive Gruppen gebunden, während die Metallsalze den Ionenaustauscher passieren. Ist die Aufnahmekapazität des Herzes erschöpft, wird mit Wasser als Regeneriermittel eluiert und die aufgenommene Säure wieder freigesetzt. Das bi.bra-Verfahren mit Sparregeneration erzielt Säurerückgewinnungsquoten von über 90 %. Weiterhin führt unser Verfahren zu einer Einsparung von VE-Wasser bei der Regeneration und vermeidet während der Eluierung eine Verschlammung im Harzbett.

Die schwefelsäurehaltige Lösung wird dem Säurebad zurückgeführt, die aluminiumsalzhaltige Lösung der Abwasseranlage zugegeben.

Vorteile der Retardationsanlage mit Spar-Regeneration sind:

  • Standzeitverlängerung der Säurebäder
  • gleichbleibender Elektrolytqualität (Vermeidung einer Sägezahnkurve)
  • Einsparung von Energiekosten (Kühlung)
  • Einsparung von Kosten für Prozesschemikalien zum Neuansatz
  • Verringerung der Sulfatfracht im zu behandelnden Abwasser (weniger Schlamm)

Kupferelektrolysezelle

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Kupferelektrolysezelle

Die Kupferrückgewinnung aus galvanischen Kupferelektrolyten wird mittels kompakter Kupferelektrolysezelle realisiert. Hierbei wird an einer zylindrischen Katode Kupfer abgeschieden. Durch die feine Metallmatrix ist eine schnelle Abscheidung bei niedriger Restkonzentration möglich.

Vorteile:

  • Niedrigere Energiekosten
  • Kleine Stellfläche
  • Kein kupferhaltiger Mischschlamm (geringere Schlammentsorgungskosten)
  • Erlös aus Kupferrecycling

Nickelrückgewinnungsanlage (aus Kalt-Sealing)

Nickelrückgewinnungsanlage (aus Kalt-Sealing)

Spülwasser aus Kalt-Sealingprozessen im Eloxalbereich ist fluorid- und schwach nickelhaltig. Eine Behandlung des Abwassers, zusammen mit den restlichen Abwässern aus dem Eloxalprozess, ist nicht möglich, da die Einleitgrenzwerte für Nickel nicht mit wirtschaftlich vertretbaren Mitteln einzuhalten sind. Eine gesonderte Behandlung des nickelhaltigen Abwassers ist in der Regel auch nicht lohnenswert, so dass kombinierte Kreislaufanlagen zur Nickelrückgewinnung eine Alternative darstellen.

Hierbei wird in einer Kombi-Anlage Spülwasser aus Kalt-Sealing-Prozessen und Rohwasser über eine Ionenaustauscherkreislaufanlage geführt um VE-Wasser zu erzeugen. Es entsteht ein saures, stark nickelhaltiges Regenerat. Dieses kann entweder als hochkonzentrierte Lösung oder als ausgefällter Nickelhydroxid-Monoschlamm recycelt werden.

Nickelrückgewinnungsanlage (galvanisch)

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Nickelrückgewinnungsanlage (galvanisch)

Nickel-Galvanisch ist ein Störstoff für die konventionelle Abwasserbehandlung und kann im Chargenbetrieb zusammen mit Kupfer, oder separat, als Nickelhydroxid gefällt werden. Alternativ ist es möglich nickelhaltiges (galvanisch) Spülwasser mittels Ionenaustauscher zu entnickeln und das nickelhaltige Regenerat mittels spezieller Regeneration wieder dem Nickelelektrolyten zurückzuführen.

Der erste Schritt der Aufbereitung ist die Entnickelung über spezielle Selektivionenaustauscher. Die im Abwasser enthaltenen Ni-Ionen werden vom Austauscherharz aufgenommen. Das Ni-freie Spülwasser, dass die Ionenaustauscheranlage verlässt, kann nun der klassischen Neutralisation zugegeben werden.

Das Regenerat der Ionenaustauscheranlage, welches einen hohen Ni-gehalt von bis zu 60 g/l aufweist, kann entweder als Nickel-Elektrolyt wiederverwendet werden oder in einer separaten Abwasserlinie zu Nickel-Hydroxid-Schlamm ausgefällt, und verwertet werden.

Die Vorteile einer separaten Nickelaufbereitung sind:

  • Reduzierte Abwasserchemikalien bei separater Aufbereitung von nickelhaltigem Spülwasser
  • Kein nickelhaltiger Mischschlamm

Die interne Wiederverwendung des Regenerats als Ni-Elektrolyt ermöglicht außerdem eine Einsparung von Nickel-Frisch-Elektrolyt.

Je nach ursprünglicher Verfahrensanordnung, verändert dieser Ansatz die Schlammzusammensetzung. Ursprünglich nickelhaltige Mischschlämme werden zu wertbringenden Monoschlämmen.

Nickelrückgewinnungsanlagen (chemisch)

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Nickelrückgewinnungsanlagen (chemisch)

Um Nickel auf Metall- oder Kunststoffoberflächen abzuscheiden werden bei stromlosen Prozessen starke Reduktionsmittel für die chemische Oxidation benötigt. Um stabile Reaktionen zu erhalten müssen neben Reduktionsmitteln auch Stabilisatoren, Beschleuniger und Komplexbildner in Elektrolyten enthalten sein. Für die Abwasserbehandlung sind, neben Nickel und Phosphor, vor allem die Komplexbildner von Bedeutung.

Um die Komplexbildner in einer Neutralisationsanlage zu eliminieren, ist die Zugabe von komplexspaltender Chemie notwendig. Dies verursacht hohe Kosten und erzeugt einen Mischschlamm, der weitere Kosten verursacht.

Als Alternative zum Komplexbehandlungsverfahren bieten wir eine Behandlung des Spülwassers mittels Ionenaustauscher. Hierbei wird Spülwasser aus chemisch-Nickel-Prozessen über ein Harzbett geführt. Nickel bindet sich an den Harzoberflächen, nickelfreies komplexhaltiges Abwasser kann direkt eingeleitet werden. Bei der Regeneration ist es zudem möglich, entweder eine hochkonzentrierte saure Nickellösung oder einen Nickel-Hydroxid-Monoschlamm zu erzeugen. Beides kann als Wertstoff wiederverwendet werden. Bei Direkteinleitung muss eine gesonderte Behandlung, mittels Nassoxidationsverfahren (AOP – Advance Oxidation Process) für den als Orthophosphit- und Hypophosphitverbindungen vorliegenden Phosphor erfolgen.

Chromsäurereinigungsanlage

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Chromsäurereinigungsanlage

Chromelektrolyte reichern sich im Laufe der Betriebszeit mit Fremdmetallen (vor allem mit Eisen aber auch mit Kupfer, Zink, Nickel und 3-wertigem Chrom) an. Diese verschlechtern die Qualität des Elektrolyten, wodurch dieser unbrauchbar wird. Anstelle der kostenintensiven Entsorgung, inkl. Austausch der Altsäure, bereitet die Chromsäurereinigungsanlage die alte Chromsäure mittels eines Ionenaustauscherverfahrens wieder auf.

In einem ersten Schritt muss hierfür der Chromelektrolyt mittels VE-Wasser verdünnt werden. Mit Hilfe eines speziellen Austauscherharzes werden die Fremdmetalle aus der chromsauren Lösung abgetrennt.

Hauptsächlich wird Eisen an die Harzoberfläche gebunden, weswegen man auch von einer Chromsäure-Enteisenungsanlage spricht. Abschließend muss der gereinigte verdünnte Chromelektrolyt im Verdunster wieder aufkonzentriert werden, bevor er ins Bad zurückgeführt wird. Das Regenerat muss der Abwasserbehandlung zugeführt werden.

Die Vorteile einer Chromsäurereinigungsanlage sind:

  • Absenkung des Gehalts an Fremdmetallen auf das Niveau eines Neuansatzes
  • Standzeitverlängerung des Chrombades, Badverwurf nicht mehr notwendig
  • Gleichbleibende Elektrolytqualität und dadurch gleichmäßige Oberflächenqualität
  • Kosteneinsparung für (externe) Entsorgung und Neuansatz
  • Sehr einfache Bedienung und Wartung

Edelmetallrückgewinnung

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Edelmetallrückgewinnung

Die Rückgewinnung von Edelmetallen, wie Gold, Silber, Palladium und Rhodium, erfordert eine separate Behandlung.

Aus hohen Konzentrationen werden Edelmetalle mittels Elektrolysezelle zurückgewonnen. Niedrige Edelmetall-Konzentrationen, wie Restkonzentrationen nach der Elektrolysezelle, werden mittels Ionenaustauscher behandelt.

Beim Elektrolyseverfahren wird unter der Einwirkung von elektrischem Strom eine Abscheidung des Edelmetalls auf der Katode erzwungen. In der zu behandelnden Lösung wird eine Anode und eine Kathode mit Gleichstrom beaufschlagt.

An der Kathode werden Edelmetallionen zu metallischem Edelmetall reduziert, wobei die Anode cyanidische oder organische Verbindungen oxidiert. Die Lösung wird so stetig an der Kathode abgereichert. Das Abwasser wird der Abwasserbehandlung zugegeben, nachdem die Restkonzentrationen mit einer Ionenaustauscheranlage entfernt wurden.

Wenn eine Kathode gesättigt ist, wird sie der Elektrolysezelle entnommen und durch eine neue ausgetauscht. Die mit Edelmetall gesättigte Kathode kann nun recycelt werden.

Regeneration von Dickschichtpassivierungen

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Regeneration von Dickschichtpassivierungen

Im Verlauf ihrer Nutzung reichern sich Dickschichtpassivierungen mit Störstoffen, hauptsächlich mit Eisen und Zink, an. Um die gleichbleibende Qualität der Passivierung aufrechtzuerhalten, wird die Passivierung bei Erschöpfung verworfen und neu angesetzt. In einem ersten Schritt wird der Passivierung ggf. Zinkoxalat zugegeben, um Zink und Eisen auszufällen. In einem zweiten Schritt wird der Klarwasserüberstand über einen Ionenaustauscher im Kreislauf gefahren, um Fe- und Zn- Restkonzentrationen zu binden. Die Harzregeneration erfolgt mit Salzsäure. Das Regenerat muss der Abwasserbehandlung zugeführt werden.

Mit einer Anlage zum Wiederaufarbeiten einer Dickschichtpassivierung können Entsorgungs- und Neuansatzkosten eingespart werden.

Anlagensteuerung

Anlagensteuerung

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.

Anlagenvisualisierung

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.

Messtechnik

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:

  • Füllstände
  • pH-Wert-/Redox-Messungen in der Chargenbehandlung / pH-Wert-Korrektur
  • Temperaturen
  • Druckmessstellen (z.B. an Filtern, Pressen)
  • Trübemessungen nach Kammerfilterpressen
  • Durchflussmessung vor der Kanaleinleitung
  • Leitfähigkeitsmessung
  • Zustände von Automatikventilen

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