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Neues patentiertes Verfahren
"Abfall- und abwasserfreie
Eloxalanlage"
Ein
größeres Eloxalwerk behandelt täglich etwa 4000 - 6000 m²
Aluminium-Oberflächen, meist Profile für das Bauwesen und die
Automobilbranche, aber auch Bleche als Fassadenverkleidungen usw.
Die beim Beizen und Eloxieren verwendeten Badlösungen werden während der
Prozesse mit in Lösung gehendem Aluminium angereichert. Werden bestimmte
Grenzwerte erreicht, verlieren diese Bäder ihre Wirksamkeit und müssen
ganz oder teilweise erneuert werden. Die verbrauchten Lösungen - Laugen
und Säuren - werden als sog. Halbkonzentrate getrennt in großen
Behältern gesammelt und einer Wiederverwertung zugeführt.
Diese Verwertung besteht in der Aufbereitung der verbrauchten Säure und
Lauge zur Herstellung von Aluminiumsulfat und aluminathaltiger
Konzentrate, die u. a. zur Flockung, bzw. Phosphatfällung in kommunalen
Kläranlagen Verwendung finden.
Beim Eloxieren (Anodisieren) von Aluminium werden große Mengen an
Spülwasser benötigt, zum einen wegen der Viskosität der im Spülbad zu
entfernenden alkalischen Beizlösungen, die auf der Warenoberfläche
anhaften, zum anderen sind wegen des Diffusionsvorgangs auf der
Warenoberfläche nach dem Eloxalvorgang gründliche Spülungen notwendig.
Da sich die Beiz- und Eloxalbäder während der Behandlung erwärmen,
benötigt man neben dem Einsatz von Spülwasser auch große Mengen an
Kühlwasser, die z. B. einem natürlichen Gewässer entnommen und nach der
Nutzung wieder eingeleitet werden. Oder man verwendet Frischwasser, das
die Produktionswärme über Wärmetauscher aufnimmt und im Kreislauf über
einen Kühlturm geführt wird, wobei die Wärme ins Freie abgegeben wird.
 Das
vorgenannte Spülwasser wird in der Abwasserbehandlungsanlage gesammelt
und dort einer Chargenbehandlung unterzogen. Hierbei werden die sauren
und alkalischen Spülwasser zusammengeführt und neutralisiert. Unter
Zugabe von Flockungsmitteln wird diese neutrale Lösung durch eine
Kammerfilterpresse geschickt. Dabei gelangt das klare Filtrat nach einer
Nachbehandlung in Filtriereinheiten zur pH-Endkontrolle und wird dann
mit den noch enthaltenen und nach Anhang 40 des WHG noch erlaubten
Reststoffen in den Vorfluter, bzw. in den öffentlichen Kanal
eingeleitet.
Der in der Filterpresse zurückbleibende Filterschlamm (Aluminiumhydroxid)
wird in Containern gesammelt und zur Deponie abgefahren. Der
Filterschlamm findet seit einiger Zeit auch zum Auffüllen von ehemaligen
Kali-Bergwerken im Osten Deutschlands Verwendung (sog. "kultivieren").
Diese beschriebene Behandlung gibt den bis jetzt aktuellen Stand
der Technik wieder!
Die Belastung der Gewässer und die Umweltbelastung durch die
entstehenden Abfallprodukte (Filterschlamm) sind bei
metalloberflächenbehandelnden Betrieben sehr hoch:
Die jährlich anfallenden Mengen an Filterschlamm betragen allein in
deutschen Eloxalwerken mehr als 50.000 Tonnen, was etwa dem Volumen von
60 großen Einfamilienhäusern entspricht !!!
Diese enormen Schlammmengen werden quer durch Deutschland bis zur
Endablagerung transportiert!
Die jährlich anfallenden Abwassermengen deutscher Eloxalwerke von über 1
Mio. m³ (!) gelangen zur Behandlung in kommunale Kläranlagen !
Ein Vielfaches dieser Mengen an Filterschlamm und Abwasser entsteht
natürlich europa- und weltweit !
Mit der Einführung des neuen, patentierten Verfahrens wird die gesamte Abwasserbehandlung so modifiziert,
dass eine Einleitung von Abwasser jeglicher Art sowie das Entstehen von
sonstigen Abfallstoffen vermieden wird.
Seit
Jahrzehnten versuchen die Betreiber von Eloxalwerken ihr Abwasser zu
reduzieren und insbesondere den nach der Neutralisation anfallenden
Filterschlamm kostengünstig zu entsorgen, bzw. einer weiteren Nutzung
zuzuführen.
Der Fachverband der Eloxierer, der Verband für Oberflächenveredelung von
Aluminium (VOA) mit Sitz in Nürnberg, hat Gremien gebildet, die sich mit
dem Problem der Filterschlamm-Verwertung befassen.
Das Bestreben hier war, bereits weiter vorne in den Produktionsablauf
einzugreifen, d. h. eine Möglichkeit zu finden, diesen Filterschlamm
erst gar nicht produzieren zu müssen. Dies war verbunden mit dem
gleichzeitigen Vorhaben, die gesamte aufwendige Neutralisation entfallen
zu lassen.
Dieses Ziel wird mit dem hier vorgestellten Verfahren erreicht, denn
durch interne geschlossene Kreisläufe ist es möglich, die anfallenden
sauren und alkalischen Spülwasser mittels Vakuum-Verdampfer in den
Verwertungs-, bzw. Spülbadkreislauf zu integrieren.
Der Einsatz von Verdampfern in dieser Größenordnung wurde bisher wegen
der hohen Betriebskosten und den im Eloxalbereich notwendigen großen
Spülwassermengen nicht realisiert.
Das neue Konzept der prozessintegrierten Wärmerückgewinnung sieht jedoch
vor, die im Eloxalbetrieb durch die chemischen und elektrochemischen
Prozesse entstehende Wärmeenergie mittels Wärmetauschern zu entnehmen
und diese bisher ungenutzte Energie zum Betreiben von zwei
Vakuum-Verdampfern einzusetzen, so dass hierfür keine zusätzlichen
Energiekosten durch den Einsatz von Strom, Gas, o. ä. anfallen. Es wird
hier lediglich Hilfsenergie zum Betreiben der für den "Wärmetransport"
notwendigen Umwälzpumpen benötigt.
Die in der Produktion anfallenden sauren und alkalischen Spülwasser
werden, wie bisher, getrennt gesammelt und mit Hilfe der zwei, mit
Produktionsabwärme betriebenen Vakuum-Verdampfer, verdampft. Die
Produktionsabwärme fällt, bedingt durch u. a. exotherme Reaktionen, bei
jedem Anodisierprozess an.
Im einzelnen sind dies die Abwärme der alkalischen Beizbäder, mit einer
Wärmeleistung von 500 kW. Diese Bäder werden mit einer Temperatur von 63
°C betrieben, so dass diese mit Kühlwasser von +55 °C temperiert werden.
Das Kühlwasser der Beizen wird direkt zum Betrieb der zwei
Vakuum-Verdampferanlagen weiterverwendet.
Zum Kühlen der drei Eloxalbäder wird eine Kompressor-Kühlanlage mit
einer Leistung von 800 kW eingesetzt, welche zusätzlich zu den
Eloxalbädern auch die 3 Gleichrichter und das Färbebad temperiert. Dies
geschieht mittels Kaltwasser von +10 °C.
Die abgeführte Wärmeleistung wird durch die Kühlanlage auf ein
Temperaturniveau von +55 °C angehoben und zu 100 % zum Betreiben der
Verdampferanlagen weiterverwendet, so dass diese quasi kostenneutral
betrieben werden.
Das entstehende Kondensat der Verdampferanlagen, mit einem pH-Wert von
ca. 6,5 bis 7 und einem Leitwert von 15 bis 20 µS/cm, wird der
Produktion wieder zugeführt. Die Konzentrate gelangen bei Erreichen der
gewünschten spez. Dichte (ca. 1,25) zu den Sammelbehältern "verbrauchte
Lauge" bzw. "verbrauchte Säure" und werden bedarfsweise vom
Chemikalienlieferanten abgeholt.
Dieser konditioniert diese "Halbkonzentrate" dann derart, dass diese
insbesondere im Bereich der kommunalen Abwasserbehandlung, wie aber auch
im Tiefbau, weiterverwendet werden können.
Für beide Stoffe (sauer und alkalisch) besteht in Europa ein großer,
zunehmend steigender Bedarf, so dass hier ein langfristiger
Verwertungsweg vorliegt.
Als zusätzlicher Nebeneffekt werden auch auf dem Gebiet der kommunalen
Abwassertechnik in großem Maße Ressourcen geschont, da der übliche Weg
der Natriumaluminatherstellung darin besteht, Aluminium in frischer
Natronlauge zu lösen.
Dieses innovative Verfahren ermöglicht für Eloxalbetriebe eine
weitaus wirtschaftlichere und ressourcenschonende Produktion in
Verbindung mit dem bestmöglichen Umweltschutz, nämlich nicht nur dem
Verringern, sondern dem kompletten Vermeiden von Abfallstoffen und
Einleitungen.
Neben dem Vorteil der entfallenden Umweltbelastung entfallen die
enormen
 Kosten
für die Neutralisation der Spülwasser mit Filterpressenbetrieb, die
Entsorgung und die behördlichen Genehmigungen und Überwachungen!
Zusätzlich werden Regenerierungs- und Neutralisations-Chemikalien sowie
70% Frischwasser eingespart!
Im hier genannten Beispiel betrugen die zusammengefassten Kosten hierfür
etwa € 250.000 pro Jahr!
Besonderes Augenmerk wurde bei der konzeptionellen Entwicklung auf
eine Übertragbarkeit des Verfahrens auf andere Eloxalwerke, auch mit
anderen Leistungen bzw. Spülwasseraufkommen, gelegt. Bei dem neuen
Konzept handelt es sich um einen Lösungsweg, der jederzeit auch auf
andere Eloxalbetriebe übertragen werden kann.
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