Galvano-MD Membrandestillation zur energieeffizienten Behandlung (Aufkonzentrierung) von Galvanikflüssigkeiten
In den energie- und ressourcenintensiven Branchen der produzierenden Industrie insbesondere in der Metallerzeugung und –verarbeitung sollen Produktionsprozesse durch die effiziente Nutzung von Ressourcen und durch den Einsatz von erneuerbaren Energiequellen in Zukunft nachhaltiger gestaltet werden. Im Rahmen des Projektes „Galvano-MD“ wurde ein neuartiges Membrandestillationsverfahren (MD-Verfahren) zur Rückgewinnung von wertvollen Galvanikbadinhaltsstoffen und zur Schließung des Wasserkreislaufes in der Galvanikindustrie entwickelt bzw. weiterentwickelt und auf seine Anwendbarkeit getestet.
Eine weitere Zielsetzung des Projektes war es das MD-Verfahren dahingehend zu optimieren, dass der thermische Energiebedarf optimaler Weise aus der Abwärme des Galvanikprozesses und damit klimaneutral erfolgen kann.
Ausgangssituation
Betrachtet man den Industriezweig der Metalloberflächenbehandlung (Galvanotechnik), so findet man entlang des Fertigungsprozesses besonders energie- und ressourcenaufwendige Arbeitsschritte. Ein Beispiel dafür stellt das Spülen der Werkstücke dar. In Galvanikbetrieben besteht die Notwendigkeit das galvanisierte oder gebeizte Werkstück nach dem eigentlichen Aktivbad mit Spülwasser abzuspülen. Durch die Spülung in einem externen Becken werden wertvolle Wirkstoffe wie beispielsweise Passivierungsflüssigkeiten aus dem Aktivbad ausgetragen und es entstehen große Mengen an mit Galvanikbestandteilen „verunreinigtem“ Abwasser. Mangels effizienter Rückgewinnungstechnologien werden diese Abwässer derzeit ungenutzt verworfen bzw. müssen aufwändig und mit erheblichem Energieeinsatz gereinigt werden. Die wertvollen Galvanikwirkstoffe gehen dabei mit dem Spülwasser verloren.
In der Galvanikindustrie besteht somit die Notwendigkeit das Spülwasser dahingehend zu behandeln, dass einerseits die Galvanikbestandteile aufkonzentriert und dem Galvanikaktivbad wieder zugefügt werden können und andererseits das Spülwasser, von den Galvanikbestandteilen „gereinigt“, ebenfalls wieder verwendet werden kann.
Projektverlauf
Im Rahmen des Projektes Galvano-MD wurde die Membrandestillation für den Einsatz zur Badpflege von Galvanikabwässern weiterentwickelt. Die Membrandestillation wurde bisher überwiegend in der Meerwasserentsalzung angewandt. Der Schwerpunkt des Projektes war die Technologie für die speziellen Anforderungen bei der Behandlung von Galvanikflüssigkeiten aus der Metalloberflächenbehandlung weiterzuentwickeln. Dazu wurden im Rahmen des Projektes gemeinsam mit der Industrie besonders potentielle Anwendungsfälle für die Membrandestillation identifiziert, konkreten Problemstellungen definiert und ein technischer Lösungsansatz entwickelt. Besonders im Prozessschritt der Passivierung kommt es im Galvanikprozess zu erheblichen Verschleppungen des kostenintensiven Passivierungsaktivbades in das Abwasser. Der technische Lösungsansatz wurde daher insbesondere für den Prozessschritt der Dickschichtpassivierung sowie dem zugehörigen Spülprozess entwickelt.
Ergebnisse
Die Reduktion des Abwasseranfalls bzw. Schließung des Wasserkreislaufes in der Galvanikindustrie sowie Rückgewinnung wertvoller Galvanikbad-Inhaltsstoffe stellten das übergeordnete Projektziel dar.
Zur Erreichung diese übergeordneten Ziels wurden im Rahmen des Projektes Galvano-MD untenstehende Arbeitsschritte verfolgt.
- Entwicklung eines auf den Galvanikprozess angepasstes energieeffizientes Membrandestillationsverfahren (MD-Verfahren) und Membranmodul
- Ermittlung optimale Betriebsparameter hinsichtlich Maximierung des transmembranen Flusses und Energiebedarfsminimierung, sowie der Nachweis der Erreichung der geforderten Konzentrationen / Produktqualitäten
- Konzeption eines Anlagen-Scale-Up für den wirtschaftlichen und industriellen Einsatz; Dabei soll die thermische Energieversorgung des MD-Verfahrens weitestgehend aus betriebsinternen Abwärmequellen oder solarthermisch erfolgen.
Im Projekt Galvano-MD konnte aus dem Spülwasser der Dickschichtpassivierung der Trommelgalvanik mittels Membrandestillationsverfahren (MD-Verfahren) effizient die wertvolle Passivierungsflüssigkeit zurückgewonnen werden.
Es wurde zudem gezeigt, dass die MD-Technologie zur Aufkonzentrierung von Flüssigkeiten mit Galvanikbadinhaltstoffen sehr gut geeignet ist und hohe Konzentrationen ohne merkbaren Leistungsverlust erreicht werden können. Zudem war das abgeschiedene Klarwasser (Permeat) frei von Galvanikbad-Wirkstoffen und kann somit wiederum in den Prozess zurückgeführt und neuerlich als Spülwasser Wiederverwendung finden.
Für das Unternehmen Roto Frank Austria GmbH in Kalsdorf wurde ein Scale-Up Konzept einer und darauf basierend ein Business Case zur Integration des MD-Verfahrens entwickelt.
Die Ergebnisse des Projektes Galvano-MD verdeutlichen eindrucksvoll das beträchtliche wertstoffliche, energetische und finanzielle Potential des entwickelten Konzeptes. Das Verfahren kann prinzipiell überall dort wo die Entsorgung/Behandlung von hoch belasteten Galvanikspülwässer Probleme verursacht ökonomisch sinnvoll Anwendung finden.
Downloads
Dipl. Ing. (FH), MSc. Christian Platzer
Steckbrief
-
Projektnummer84384
-
Koordinator
-
ProjektleitungChristoph Brunner, c.brunner@aee.at
-
Partner
-
SchlagwörterEnergieeffizienz, Galvanik, Membrandestillation, Ressourceneffizienz, Schließung des Wasserkreislaufes
-
FörderprogrammEnergieforschung (e!MISSION)
-
Dauer05.2014 - 10.2016
-
Budget399.682 €
