Membrantechnologie

Minimierter Wasserbedarf in der NE-Metallindustrie durch Einsatz der Umkehrosmose

Schwermetallhaltige Abwasserströme, die bei der Bleiproduktion anfallen, konnten durch Umkehrosmose in wieder verwendbares sauberes Wasser und in ein behandlungsbedürftiges Abwasserkonzentrat getrennt werden. Hierdurch wurden die einzuleitende Abwassermenge und auch die Schadstofffracht vermindert.

 

Zusammenfassung

Ausgangslage

 

Die Berzelius Stolberg GmbH in Stolberg (Nordrhein-Westfalen) ist ein Primärbleierzeuger. Das Unternehmen produziert jährlich ca. 150.000 Tonnen Blei in Form von Fein- und Weichblei sowie Bleilegierungen.

 

Bei der Erzeugung von Nichteisenmetallen fallen mit Schwermetallen belastete und somit behandlungsbedürftige Abwässer an.

 

Die Abwässer wurden bislang - mit Ausnahme des größten Teils des Abflutwassers aus den Kühlkreisläufen - gemeinsam in einer mehrstufigen Abwasseranlage behandelt. 

 

Anschließend erfolgte gemeinsam mit dem Abflutwasser eine Indirekteinleitung.

 

Ziel des Projektes war es, erstmalig in dieser Branche die Membrantechnologie mit Umkehrosmose einzusetzen, um die schadstoffhaltigen Abwässer vorzubehandeln.

 

Hierdurch sollte zum einen die einzuleitende Abwassermenge und damit gleichfalls die eingeleitete Schwermetallfracht um ca. 70% reduziert werden.

 

Gleichzeitig sollten zwei Drittel des Abwassers nach der Behandlung innerbetrieblich weiter verwertet werden.

 

Hierdurch sollte der Verbrauch von Stadt- und Bachwasser gesenkt werden.

 

Technische Lösung

 

In der neu gebauten Umkehrosmoseanlage werden die belasteten Abwässer in einen Teilstrom mit voll entsalztem Wasser, dem Permeat, und in einen zweiten Teilstrom mit Abwasserkonzentrat getrennt.

 

Da die Membrane in der Umkehrosmoseanlage auf Feststoffe (u.a. Erdalkalimetalle) empfindlich reagieren, wurde dieses Trennverfahren nicht allgemein auf alle Abwässer angewandt, sondern lediglich auf Drainagewässer und auf die Abflutwässer aus Kühlkreisläufen. Allerdings machen diese mengenmäßig den größten Anteil des anfallenden Abwassers in der NE-Metall-Produktion aus.

 

Deshalb ist eine konsequente Entflechtung der einzelnen Abwasserströme vor der Umkehrosmose notwendig. Dazu wurden eine neue Pumpstation und neue Rohrleitungen installiert.

 

Das in der Umkehrosmose anfallende stark mit Schwermetallen angereicherte Konzentrat wird in die neue Abwasserbehandlungsanlage eingespeist. In dieser werden die Schadstoffe Arsen, Cadmium, Blei, Zink und Thallium in einem mehrstufigen chemisch-physikalische Prozess gefällt.

 

Das Permeat wird innerbetrieblich u.a. zur Dampferzeugung genutzt.

 

Ergebnisse

 

Insgesamt ist es gelungen, eine schon geringe Abwassermenge um etwa 25 % zu senken. Auch die Schadstofffrachten konnten je nach Element um 5 – 80 % reduziert werden.

 

Der Teilstrom Drainagewasser ließ sich mit dem Verfahren völlig unproblematisch und erfolgreich behandeln. Beim Teilstrom Abflutung aus Kühlkreisläufen konnte nicht verhindert werden, dass Partikel, die aus dem zu Kühlzwecken eingesetzte Bachwasser stammen, die Membrane blockierten. 

 

Die in der Umkehrosmose erzeugte Menge an Permeat reichte nicht aus, um den inzwischen produktionsbedingt gestiegenen Bedarf an voll entsalztem Wasser zu decken. Somit konnte die verbrauchte Stadtwassermenge nicht verringert werden.

 

Schlussfolgerungen

 

Dieses Verfahren ist vor allem sinnvoll bei Indirekteinleitern, da die verringerte Abwassermenge hier direkt zu einer Kosteneinsparung führt.

 

Voraussetzung dafür ist, dass ein Abwasserstrom vorliegt, der feststofffrei und auch ohne Feststoffabscheidung aufkonzentrierbar ist. Dazu ist es als Vorbedingung notwendig, die verschiedenen Abwasserströme konsequent zu trennen. 

 

Quelle: Abschlussbericht

Projektbeteiligte

Durchführende Institution

Berzelius Stolberg GmbH (BBH)

Kooperationspartner

Effizienz-Agentur NRW (EFA NRW)

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Minimierter Wasserbedarf in der NE-Metallindustrie durch Einsatz der Umkehrosmose

Projektnummer: 20137

Projektzeitraum: 2006 - 2009

Projektort: Deutschland (Nordrhein-Westfalen)

Projektansprechpartner:

Frau Fischer

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Quelle: Fachbibliothek Umwelt des Umweltbundesamtes