Abwasserreinigung eines Oberflächenbehandlungsbetriebs
Realisierungsjahr: 2018
Im Industriepark üben mehrere Betriebe ähnliche Tätigkeiten aus – die Fertigung von Automobilteilen und Haushaltsgeräten –, sodass auch ihre Abwässer ähnlichen Charakter haben. Deshalb errichteten wir eine gemeinsame Abwasservorbehandlung. Ein wesentliches Element der Planung war die selektive Ableitung und Sammlung der Abläufe unterschiedlichen Verschmutzungsgrades (Spülwässer, Konzentrate, Ionenaustauscher-Regenerate usw.).
Die Behandlungstechnologie beruht auf der Fällung nach vorheriger pH-Einstellung. Nach der Trennung von Schlamm- und Wasserphase gelangt das Wasser zu Ionenaustauschern, der Schlamm zu einer maschinellen Entwässerung. Das gereinigte Wasser gelangt in die bestehende biologische Stufe – diese war nicht Teil unseres Leistungsumfangs.
Ausführliche Beschreibung der Lösung
Die im Industriepark tätigen Betriebe fertigen als Automobilzulieferer verschiedene Bauteile. Deren spätere Bearbeitung (Schweißen, Emaillieren, Pulverbeschichten usw.) erfordert eine Oberflächenvorbereitung – nur so werden Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit und Oberflächenhaftung der Fertigprodukte und damit eine längere Lebensdauer erreicht.
Die abwassererzeugenden Oberflächenbehandlungsschritte sind die folgenden (Reihenfolge und Anzahl können variieren):
- Entfetten
- Spülen
- Schwefelsäure- oder alkalisches Beizen
- Spülen
- Beschichtung
- Spülen
Die zu behandelnde Abwassermenge beträgt Q = 135 m³/Tag. Grundprinzip der Vorbehandlung war, Wässer unterschiedlichen Verschmutzungsgrades getrennt zu sammeln und der Behandlungslinie in geregelten Mengen zuzuführen. So gelangten die kontinuierlich anfallenden, gering belasteten Spülwässer und Ionenaustauscher-Waschwässer sowie die periodisch – etwa wöchentlich oder monatlich – abgelassenen konzentrierten Standbäder selektiv auf die Behandlungslinie.
| Schritt | Vorgang | Chemikalie / Medium | Konzentration (g/l) | Behandlungszeit (Min.) | Beckenvolumen (m³) | Temperatur (°C) |
| 1. | Entfetten | Bonderite C-AK 1372 | 40–50 | 15–20 | 0,7 | 60–70 |
| 2. | Spülen | Leitungswasser | max. pH 10 | 1–3 | 0,7 | 40–70 |
| 3. | Schwefelsäurebeize | Schwefelsäure | 130–180 | 15–20 | 0,7 | 50–70 |
| 4. | saure Spüle | entionisiertes Wasser | min. pH 4 | 1–3 | 0,7 | 18–22 |
| 5. | Schwefelsäurebeize | Schwefelsäure | 80–120 | 3–5 | 0,7 | 18–22 |
| 6. | Spülen | entionisiertes Wasser | min. pH 4 | 3–10 | 0,7 | 18–22 |
| 7. | Spülen | Na₃PO₄ / NaNO₂ | 3–4 / 1–2 | 2–5 | 0,7 | 50–70 |
| 8. | Spülen | entionisiertes Wasser | pH 3–10 | 1–3 | 0,7 | 18–22 |
| 9. | Entfetten | Bonderite C-AK 1372 | 15–25 | 5–15 | 0,7 | 40–70 |
| 10. | Spülen | entionisiertes Wasser | max. pH 10 | 1–3 | 0,7 | 50–70 |
Tabelle 1: Kenndaten einer Oberflächenbehandlungs-Beckenreihe
Bilder von der Umsetzung
Das Wesen der chemischen Behandlung
Der gelöste Metallgehalt (Zn, Mn, Fe, Al) sowie der Fluorid-, Sulfat- und Phosphatgehalt werden durch Kalkmilchbehandlung gefällt: Die gelösten Metalle fallen als Hydroxide aus, das Phosphat als Calciumphosphat und Aluminiumphosphat, das Sulfat als Calciumsulfat und das Fluorid als Calciumfluorid; alles gelangt zusammen mit den übrigen Verunreinigungen in die Schlammphase. Beschleunigt werden die Vorgänge mit einem aluminiumhaltigen Abwasserbehandlungsmittel (Aquapac). Über die Fällung der Metalle hinaus tragen die entstehenden Aluminiumhydroxid-Flocken zur weiteren Verringerung der gelösten Verunreinigungen sowie des Fett- und Ölgehalts bei.
Die wichtigsten Schadstoff-Fällungsreaktionen während der Reinigung:
Al3+ + PO43− → AlPO4
3 Ca2+ + 2 PO43− → Ca3(PO4)2
Ca2+ + 2 F− → CaF2
Ca2+ + SO42− → CaSO4
Durch die Neutralisation des Abwassers lassen sich die Schwermetall- und Metallionen gemäß den folgenden Reaktionsgleichungen ausfällen:
Fe3+ + 3 OH− → Fe(OH)3
Al3+ + 3 OH− → Al(OH)3
Mn2+ + 2 OH− → Mn(OH)2
Zn2+ + 2 OH− → Zn(OH)2
| Bezeichnung | Wert |
| pH | 4–12 |
| CSB | 100–3000 mg/dm³ |
| Lösemittelextrakt (Öle, Fette) | 100–500 mg/dm³ |
| Gesamtmangan | 1–2 mg/dm³ |
| Gesamtfluorid | 1–2 mg/dm³ |
| Gesamtsulfat | 10–500 mg/dm³ |
Tabelle 2: Erwartete Zusammensetzung des zu behandelnden Abwassers
Die wichtigsten Verfahrensschritte
- bedarfsgerechte selektive Sammlung und Vergleichmäßigung der einzelnen Abläufe;
- selektive Einlagerung der Konzentrate (sauer, alkalisch);
- Aufgabe auf die Behandlungslinie mit den berechneten Lasten entsprechenden Volumenströmen;
- pH-Einstellung;
- chemische Behandlung mit Chemikaliendosierung;
- Trennung der entstehenden Schlammphase von der Wasserphase durch Sedimentation;
- Entwässerung des Schlamms mit einer Kammerfilterpresse;
- Nachbehandlung der Wasserphase über Ionenaustauschersäulen;
- Einleitung über einen Endkontrollschacht.
Verfahrensfließbild
| Komponente | Einleitgrenzwert | Typ |
| pH | 6,5–9 | Gebietsgrenzwert |
| Dichromat-Sauerstoffbedarf (CSB_Cr) | 75 mgO/l | Gebietsgrenzwert |
| Biologischer Sauerstoffbedarf (BSB₅) | 25 mgO/l | Gebietsgrenzwert |
| Ammoniak-Ammonium-Stickstoff | 10 mg/l | Gebietsgrenzwert |
| Gesamter anorganischer Stickstoff | 40 mg/l | Gebietsgrenzwert |
| Gesamtstickstoff | 50 mg/l | Gebietsgrenzwert |
| Gesamtschwebstoffe | 50 mg/l | Gebietsgrenzwert |
| Gesamtphosphor | 5 mg/l | Gebietsgrenzwert |
| Lösemittelextrakt (Öle, Fette) | 5 mg/l | Gebietsgrenzwert |
| Gesamtnickel | 150 µg/l | individueller Grenzwert |
| Gesamtcadmium | 1,2 µg/l | individueller Grenzwert |
| Gesamtzink | 400 µg/l | individueller Grenzwert |
| Gesamtchrom | 150 µg/l | individueller Grenzwert |
| Chrom (VI) | 100 µg/l | individueller Grenzwert |
Tabelle 3: Grenzwerte gemäß der integrierten Umweltgenehmigung
Unser Leistungsumfang
Das Projekt wurde schlüsselfertig realisiert. Unser Leistungsumfang umfasste Folgendes:
- Vor-Ort-Erhebung der Abwassereinleitungen der Fertigungsprozesse;
- Durchführung von Laborversuchen zur Behandelbarkeit;
- verfahrenstechnische Planung;
- Erstellung der für die Genehmigung erforderlichen Unterlagen;
- Beschaffung und/oder Fertigung der für die Technologie erforderlichen Maschinen und Anlagen;
- Installation der Technologie;
- Inbetriebnahme und Einweisung des Bedienpersonals;
- fachliche Begleitung des Probebetriebs und Erstellung des Probebetriebs-Abschlussberichts;
- Erstellung der Unterlagen für die Betriebsgenehmigung.
Die Abwasserbehandlungstechnologie arbeitet automatisch: Die Steuerung übernimmt eine zentrale SPS mithilfe von Niveauschaltern, Sensoren, motorischen Ventilen und pH-Sonden. Das Projekt wurde 2018 realisiert.