Bericht aus der Maschinenmarkt 2003
Wirtschaftliche Abwasseraufbereitung bei Reinigungsbädern und Emulsionen
Investitionen in die Umwelttechnik tragen nicht unmittelbar zur Umsatzsteigerung bei. Dennoch erhöhen sie die Wirtschaftlichkeit eines Fertigungsbetriebs, weil die damit erzielten Kosteneinsparungen sich bei den Ausgaben deutlich bemerkbar machen. Aus diesem Grund hat die Alutec GmbH & Co. in Sternenfels Ende vergangenen Jahres zwei neue Anlagen zur Abwasseraufbereitung in Betrieb genommen. Seitdem sind nicht nur der Verbrauch an Prozesswasser sowie die Entsorgungskosten um über 80% gesunken; auch die Aufbereitungskosten pro Kubikmeter Abwasser wurden reduziert.
Die Gründe für diese Einsparungen werden im Destillationsverfahren VACUDEST® gesehen (Bild 1). Die damit ausgestatteten Anlagen wurden von der H2O GmbH, Steinen, entwickelt und gebaut. Darüber hinaus war der Anlagenhersteller für die Auslegung der Peripherie und deren Einplanung in die vorhandene Infrastruktur verantwortlich. Dieser Komplett-Service hat bei Alutec zur Auftragsentscheidung beigetragen. Ausschlaggebend war jedoch das Verfahren selbst, das auf der Vakuumdestillation mit Brüdenverdichtung als Trennprozess basiert und mit einer Vakuumpumpe als einzigen Energieverbraucher auskommt. Druck und Temperaturunterschiede halten den Prozess am „Laufen". Während des Anlagenbetriebs sind die mechanischen Bewegungen auf die Vakuumpumpe sowie die Ein- und Auslassventile begrenzt. Eine zusätzliche Heizung oder Kühlung ist dabei nicht erforderlich.
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Bild 1: Aufbereitung von Abwasser durch Vakuumdestillation. Bei der Stofftrennung wird die Brüdenverdichtung angewandt.
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Entsorgungsvolumen um ein Vielfaches reduziert
Die Vakuumpumpe erzeugt im Verdampfer der Anlagen einen Unterdruck von 650 mbar, wodurch die Verdampfungstemperatur bei 86 °C liegt. Außerdem verdichtet die Pumpe den sauberen Wasserdampf auf Atmosphärendruck. Dabei wird er überhitzt und entkeimt, bevor er im Wärmetauscher kondensiert und mit der dabei frei werdenden Energie den Verdampfungsprozess aufrechterhält. Die Restwärme wird vor Austritt des Destillats an das zugeführte Abwasser übertragen.
Bis August dieses Jahres wurden bei Alutec auf diese Weise etwa 130 000 l Kühlschmieremulsionen und 70 000 l Reinigungsbäder für die Entsorgung oder Wiederverwendung als Prozesswasser aufbereitet. Sie fielen beim Zerspanen und Reinigen von Fließpressteilen aus Aluminiumlegierungen an. In diesem Jahr wird für die Teileproduktion mit rund 700 t Legierungen (95% Aluminiumanteil) kalkuliert. Größter Abnehmer ist die Automobilindustrie. Für deren Teile werden unterschiedliche Kühlschmieremulsionen verwendet. Dadurch ist eine zentrale Kühlschmierstoffaufbereitung nicht möglich. Bei der dezentralen Aufbereitung an den einzelnen Maschinen findet eine mechanische Trennung der Metallspäne statt.
Jedoch sind die wässrigen Emulsionen nicht nur mit Spänen, sondern auch mit Maschinenöl verschmutzt. Zusammen mit den Inhaltsstoffen wird das Öl durch Verdampfung aufkonzentriert, so dass nur ein kleiner Teil des ursprünglichen Volumens entsorgt werden muss. Auf diese Weise reduzierten sich die 130 000 l Emulsionen auf 17 000 l Konzentrat. Das heißt: Die Reduktion des Entsorgungsvolumens betrug das 7,6-fache. Bei den 70 000 l Reinigungsbädern waren es 7000 l, die als Konzentrat anfielen und zu entsorgen waren, also eine Reduktion um das Zehnfache.
Am Ende der Aufbereitung durchströmt das Destillat einen Aktivkohlefilter und wird von Verschleppungen befreit, die der aufsteigende Wasserdampf im Abscheider mitriss. Das aus den Kühlschmieremulsionen gewonnene Destillat fließt größtenteils in die Kanalisation. Dagegen wird das Destillat aus der Reinigung zur Neuansetzung der Bäder verwendet. Daher sind in den Spritz- und Ultraschallanlagen von Alutec nur Verschleppungs- und Verdunstungsverluste auszugleichen.
Bild 2: Bei der Trennung von Emulsionen gelangt das Konzentrat in den blauen m und das Reinwasser (Destillat) in den vorderen weißen Behälter. Der hintere Tank ist einer der Puffer für die anfallenden Emulsionen.
Zwei getrennte Anlagen für Emulsionen und Bäder
Vom Aufbau hergibt es zwischen den beiden Anlagen für die Abwasseraufbereitung keine großen Differenzen. Der Unterschied liegt eigentlich nur in der Anlagengröße. So ist für die Kühlschmieremulsionen ein Durchsatz von 60 l/h erforderlich. Außerdem wurde der Anlage ein 1,5 m3 großer Vorratstank als Puffer vorgeschaltet (Bild 2). Demgegenüber sind zur Aufbereitung der Reinigungsbäder zwei Vorratstanks mit jeweils 2,5 m3 Volumen notwendig. Der Anlagendurchsatz bei den Reinigungsmedien beträgt 40 l/h.
Sonst überwiegen die Gemeinsamkeiten. So öffnet die Steuerung das Einlassventil, um den Flüssigkeitspegel im Verdampfer über dem Wärmeaustauscher zu halten. Je nach Wasserbelastung kann die Destillation bis zu mehreren Stunden dauern. In dieser Zeit erhöht sich die Konzentration der Abfallstoffe, wodurch auch die Verdampfungstemperatur steigt. Wird der eingestellte Grenzwert (Maximalkonzentration) erreicht, schaltet die Vakuumpumpe ab; die Anlage wird belüftet und das Ventil zum Abfließen des Konzentrats geöffnet.
Der gesamte zyklische Prozess beginnt dann wieder von neuem. Die Zykluszeit wird dabei nicht vorgegeben, sie hängt von der jeweiligen Belastung des Abwassers ab und wird automatisch ermittelt. Prozess- und Betriebsparameter werden angezeigt und dokumentiert. Auf der Klartextanzeige sind auch Benutzerhinweise für Service und Wartung zu sehen. Beide Tätigkeiten seien jedoch so einfach wie möglich gehalten, heißt es. So wird nach mehreren Zyklen in die Anlagen automatisch eine Spüllösung eingesaugt, um Ablagerungen zu vermeiden. Außerdem ist für die Wartung und Inspektion der Anlagen der Wärmeausstauscher seitlich mit wenigen Handgriffen herausziehbar. Dazu werden vier Schrauben gelöst. Dieser manuelle Vorgang geschieht bei Alutec alle vier Wochen - als Vorsichtsmaßnahme, um zeitaufwendige Wartungsarbeiten zu vermeiden.
JOSEF KRAUS
Bericht aus der Maschinenmarkt 2003
Verdampfer – Vakuumdestillation – Abwasseraufbereitung – Emulsionsaufbereitung – Druckguss - Oberflächentechnik |