Ein Leitfaden für die Behandlung von Prozeßabwässern in Metallverarbeitungsbetrieben durch Kreislaufschließung

Diplomarbeit von Frank Markert

Zusammenfassung:

Angesichts steigender Entsorgungskosten und restriktiverer Umweltgesetzgebung ist die Vermeidung von Emissionen aus industriellen Anlagen ein aktuelles Thema. In der metallverarbeitenden Industrie produzieren über 20.000 Betriebe Emissionen in Form von Abwasser.

Industrielle und gewerbliche Abwasserproduzenten sind gemäß der aktuellen europäischen und somit auch deutschen Rechtsprechung angehalten, prozessintegrierte Umweltschutzmaßnahmen umzusetzen. Dies trifft für die Bereiche Recycling und Stoffkreislaufführung insbesondere auf die Abwasserbehandlung oberflächenbearbeitender Industrieunternehmen zu.

Die Oberflächenbehandlung stellt diesbezüglich einen wesentlichen Prozessschritt dar und beinhaltet Methoden, bei denen das Werkstück durch Eintauchen in eine Prozesslösung mit einer Beschichtung oder elektrolytisch mit einem Metallüberzug versehen wird.

Hauptursache für das Entstehen von Abwasser und Abfällen ist die teilweise Ausschleppung der Prozessbäder in die Spülstufen. Diese Verschleppung beinhaltet neben prozessbedingt anfallenden Schadstoffen auch Wert- und Hilfsstoffe. Da mit einer zunehmenden Verschleppung die benötigte Spülwassermenge steigt, ist die Anwendung der geeigneten Spültechnik von großer Relevanz. Eine optimierte Spültechnik erhöht die Schad- und Wertstoffkonzentration im Abwasser und ist somit die Grundlage sämtlicher prozessintegrierter Recyclingverfahren der Prozesswasserbehandlung.

Durch die Prozessintegration ist die Schließung innerbetrieblicher Stoff- und Wasserkreisläufe gewährleistet. Somit kann ein Großteil der Wertstoffe - einschließlich des Trägerstoffes Wasser - in den Produktionsprozess zurückgeführt werden.

Die notwendige störungsfreie Kreislaufführung lässt sich durch optimierte, stabile Prozessbedingungen sicherstellen. Um auf diesem Wege eine Emissionsminderung sowie die ökonomische Verwertung aller eingesetzten Stoffe im Prozessverlauf zu erzielen, sind daher vor allem durch Recyclingverfahren verursachte Betriebsstörungen zu vermeiden. Hierzu sind allerdings detaillierte Kenntnisse über die Spezifikationen der zu behandelnden Prozessabwässer erforderlich, die in Abhängigkeit zu den einzelnen Methoden der Oberflächenbehandlung stehen.

Anhand der Methoden Galvanisieren, Beizen, Feuerverzinken, Lackieren, Leiterplattentechnik und Anodisieren wurde dargestellt, welchen Möglichkeiten und Einschränkungen prozessintegrierte Umweltschutzmaßnahmen unterliegen. Nach einer Aufführung elektrolytspezifischer Abwasserinhaltsstoffe wurde auf die Alternativen zur Abwasserminimierung durch geeignete Spültechniken eingegangen. Anschließend wurden Recyclingverfahren vorgestellt und jeweils eine Kreislaufführung beschrieben. Als Ergebnis wurden Datenblätter entwickelt, innerhalb derer eine Bewertung der Verfahren hinsichtlich in der Praxis auftretender Störstoffe oder begrenzender Faktoren erfolgte.

Die Datenblätter wurden so konzipiert, dass auf einer ersten Entscheidungsstufe eine Bewertung von Verfahren nach allgemeinen Kriterien vorgenommen wurde, welche die Datenblätter „Allgemeine Anwendungsgrenzen“ dokumentieren. Als Kriterien wurden die begrenzenden Faktoren und Störstoffe zusammengefasst, die Recyclingverfahren prozessunabhängig beeinflussen. Die Anwendung der prinzipell geeigneten Verfahren wurden auf einer zweiten Entscheidungsstufe durch die Datenblätter „Spezifische Anwendungsgrenzen“ weiter eingeengt. Spezifische Anwendungsgrenzen erlauben eine detailliertere Bewertung der Verfahren, auf der Grundlage weiterführender Begrenzungsfaktoren.

Unter Berücksichtigung dieser Anwendungsgrenzen dienen die Datenblätter als Leitfaden für die optimale Auswahl des geeigneten prozessintegrierten Verfahrens. Sie wurden daher derart gestaltet, dass dem Anwender für die betriebsspezifischen Bedingungen seiner Anlage eine systematische Entscheidungsgrundlage hinsichtlich des Einsatzes geeigneter Technologien zur Verfügung steht. Darüber hinaus lassen sich die Datenblätter innerhalb der betrieblichen Praxis in einem angemessenen zeitlichen Rahmen handhaben.

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