Vakuumverdampfer in der Textilveredelung

guetling

Vakuumverdampfer in der Textilveredelung

Aufkonzentrierung

von Abwässern mit dem

Vakuumverdampfer

Unter den in der Textilveredlung anfallenden Abwässern

verursachen bestimmte Teilströme aus den verschiedenen

Produktionsstufen erhebliche Probleme bei der Behandlung

in der bestehenden Abwasseranlage bezüglich der

Einhaltung von Grenzwerten. Werden die schwach belasteten

Abwässer von den stark belasteten getrennt, so

können diese in der bestehenden Abwasseranlage behandelt

und anschliessend eingeleitet werden. Für die

stark belasteten Teilströme bietet der Vakuumverdampfer

eine ideale Lösung: Das Volumen wird reduziert, Entsorgungskosten

werden deutlich gesenkt und Grenzwerte

eingehalten.

Patrick Fischer

Recon Verfahrenstechnik GmbH (D)

Abfallcharakteristik

In der Regel zeichnen sich die stark

belasteten Abwässer z.B. aus der

Imprägnierung, Feuchtvernetzung,

Avivage oder Färberei durch einen

relativ hohen Anteil an gelösten und

absetzbaren Feststoffen, Chloride,

hohe Leitfähigkeit, Netzmittel sowie

einen sehr hohen CSB-Wert aus. Die

Analysen in Tabelle 1 und 2 von bestehenden

Anwendungen geben Auskunft

über das Abwasser sowie das

vom Vakuumverdampfer produzierte

Destillat. Im Abwasser eventuell enthaltene

Lösungsmittel mit niedrigerem

Siedepunkt als Wasser verdampfen

zum Teil mit in das Destillat, was einen

leicht erhöhten CSB-Wert im Vergleich

zum normalerweise sehr niedrigen

Wert bei der Vakuumverdampfung

verursacht. Der pH-Wert des Abwassers

liegt bei ca. 8 oder höher. Im

Destillat wird dann ein noch etwas

höherer Wert gemessen.

Die Standard-Vakuumverdampfer der

Reihe E (Abb. 1) arbeiten nach dem

Wärmepumpenprinzip mit externem

Wärmeaustauscher. Das Abwasser

wird mit einem Unterdruck von ca.

5–6 kPa automatisch in den Vakuumverdampfer

angesaugt; dieser Vor-

gang wird mit einem pneumatisch gesteuerten

Ventil geregelt, abhängig

vom Füllstand. Der Unterdruck wird

mit einer Saugstrahlpumpe im Destillatkreislauf

erzeugt.

Freongas (R407C) in einem Kühlkreislauf

wird mit einer Wärmepumpe

expandiert und komprimiert; dadurch

wird die notwendige Energie zur Kondensation

des Destillates erzeugt. Bei

einem Vakuum von ca. 5,3 kPa Unterdruck

verdampft die Lösung bei ca.

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35 ºC. Die vom Kompressor erzeugte

Wärmeenergie wird in einem externen

Wärmeaustauscher zum Aufwärmen

der zu behandelnden Flüssigkeit

verwendet. Um eventuell störende

Schaumbildung zu vermeiden, kann

ein Entschäumungsmittel während

des Destillationsprozesses automatisch

zudosiert werden. Allerdings sorgen

spezielle Einrichtungen im Kessel

dafür, Schaumbildung weitestgehend

zu vermeiden. Das Kondensat wird

bei 20 ºC in der Anlage zwischengespeichert;

die dazu notwendige Kühlung

wird dem Kühlkreislauf der Wärmepumpe

entnommen. Nach Erreichen

einer Sollkonzentration wird das

Konzentrat über ein pneumatisch

gesteuertes Ventil ausgetragen. Der

gesamte Ablauf ist SPS-gesteuert

und arbeitet vollkommen automatisch

und kontinuierlich (Abb. 2). Die Anlage

muss nicht beaufsichtigt werden, womit

auch ein Wochenendbetrieb gewährleistet

ist.

Resultat

Die Endprodukte nach der Trennung

sind ein Destillat zur Wiederverwendung

im Prozess oder zur Einleitung

mit einem Anteil von 85-95%, sowie

ein Rest-Konzentrat von 5-15%, welches

zur Entsorgung gegeben wird.

Verfahrenstechnisch bietet die Verdampfung

bei 35 °C gegenüber anderen

Verdampfungsverfahren erhebliche

Vorteile in Bezug auf die Destillatqualität

und die Wartungsintervalle. Je

Parameter Einheit Abwasser Destillat

pH 8,5 9,9

Schwebsoffe mg/l 13897 0

Feststoffrückstand 105°C % 4,456 0

Leitfähigkeit µS/cm 16600 110

CSB mg/l 67000 1980

Chlorid mg/l 589 < 1,0

Ammonium mg/l 140 46

Eisen mg/l 1,6 < 0,1

Sulfit mg/l < 1,0 < 1,0

TKN mg/l 4897 63,4

Bor mg/l < 1,0 < 1,0

Fluoride mg/l 1,0 < 1,0

Gesamt-Netzmittel mg/l 3897 0,5

Tab. 1: Analyse aus einer bestehenden Anlage zur Aufkonzentrierung von Abwässern aus

der Textilveredlung. Das Abwasser enthält Lösungsmittel. Dadurch liegt der CSB-Wert

höher als normal.

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höher die Verdampfungstemperatur

ist, desto mehr Stoffe werden bei der

Verdampfung in das Destillat transportiert.

Untersuchungen haben ergeben,

dass bei einer Verdampfungstemperatur

von 80 °C (Brüdenverdichter)

der CSB-Wert um das Zehnfache

höher liegt. Dies trifft natürlich

auch auf andere Parameter zu. Ausserdem

bilden sich bei höheren Temperaturen

Ablagerungen, was häufige

Reinigungsintervalle erfordert. Dagegen

hat der Vakuumverdampfer mit

externem Wärmeaustauscher praktisch

eine selbstreinigende Wirkung.

Bestehende Anlagen werden ca. 1-2mal

jährlich durch Umlauf einer Reinigungslösung

gesäubert.

Typen und Materialien

Die Leistung der Anlagen liegt bei

einer Destillatleistung von 150 bis

60.000 l/24 h. Je nach Anwendungsbereich

gibt es unterschiedliche Ausführungen

und Materialien. Wichtigstes

Kriterium für die Auswahl des richtigen

Verdampfers ist neben dem

Material der Anteil gelöster Stoffe.

Für Abwässer mit geringem Feststoffgehalt

werden die Verdampfertypen

der E-Serie eingesetzt, die mit externem

Wärmeaustauscher ausgestattet

sind, worüber das Abwasser/Konzentrat

ständig umgepumpt und erwärmt

wird, um Ablagerungen im

Kesselbereich sowie Schaumbildung

zu vermeiden.

Bei mittlerem Feststoffgehalt werden

Verdampfertypen der R-Serie verwendet,

die mit einem umlaufenden Schaber

im Kesselboden ausgestattet sind

und wo die Wärmeübertragung am

Kesselboden stattfindet, also das

Medium nicht über einen externen

Wärmeaustauscher aufgewärmt wird.

Für Abwässer mit sehr hohem Feststoffgehalt,

oder wo hohe Konzentrationsraten

erwünscht sind, um ein

Parameter Einheit Abwasser Destillat

pH 8 10,1

Schwebsoffe mg/l 65710 0

Feststoffrückstand 105°C % 8,631 0

Leitfähigkeit µS/cm 3010 55

CSB mg/l > 100000 480

Chlorid mg/l 240 1,3

Ammonium mg/l 300 35,7

Eisen mg/l 3,6 < 0,1

Kupfer mg/l < 0,5 < 0,1

Gesamt Lösemittel mg/l 3,7 1,8

Bor mg/l 2,1 0,1

Fluoride mg/l < 0,5 < 0,1

Zink mg/l 1990 0,07

Tab. 2: Analyse aus einer bestehenden Anlage zur Aufkonzentrierung von Waschwässern

aus der technischen Beschichtung von Textilien.

Konzentrat im Trockenzustand mit

einer geringen Restfeuchte zu erreichen,

wurde die RW-Serie entwickelt.

Hier wird das Konzentrat im Kesselbereich

durch eine Förderschnecke

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Abb. 1: Vakuumverdampfer E 12.00v2

ständig in Bewegung gehalten und

später auch mit dieser aus dem Kessel

heraus gefördert. Im Gegensatz zu

den anderen Typen arbeitet die RW-

Reihe in Chargen. Eine weitere

Besonderheit ist die Nutzung der in

den meisten Betrieben vorhandenen

Kalt- und Warmwasserversorgung zur

Kondensation des Destillates bzw. zur

Erwärmung des Abwassers.

Durch die Vielzahl der Anwendungsbereiche

ergibt sich auch die Verwendung

unterschiedlicher Materialien.

Neben einer Auswahl von Edelstahlqualitäten

und speziellen Legierungen,

die abhängig vom Chloridgehalt

im Abwasser gewählt werden,

gibt es auch spezielle Baureihen

für besonders aggressive Medien wie

Abb. 2: Verfahrensschema Vakuumverdampfer

Alle Bilder: Recon Verfahrenstechnik GmbH (D)

2


z.B. Säuren, die mit entsprechend

resistenten Materialien ausgestattet

sind.

Wirtschaftlichkeit

Die Wirtschaftlichkeit der Anlage ist

abhängig von den aktuellen Entsorgungskosten,

die regional sehr unterschiedlich

sind. Ein weiterer wichtiger

Faktor sind die Energiekosten. Der

Durchschnittsverbrauch liegt bei 0,17

kWh pro Liter produziertem Destillat.

Vergleicht man den Vakuumverdampfer

jedoch mit anderen Verfahren,

besteht ein hohes Einsparpotential im

Bereich der Arbeitskosten, was heute

der wesentliche Kostenfaktor ist. Das

Gerät garantiert einen kontinuierlichen

Prozess ohne Arbeitsaufwand und

eine gleichbleibende Destillatproduktion.

In den meisten Fällen amortisiert

sich die Anlage schon bei Entsorgungskosten

von 40-50 Euro/m 3 in

ca. 1-2 Jahren.

Zusammenfassung

Zusammengefasst noch einmal die

Vorteile des Vakuumverdampfers mit

externem Wärmeaustauscher:

■ Gute Destillatqualität zur Wiederverwendung/Einleitung

■ hohe Energieausbeute

■ hohe Konzentrationsfähigkeit

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■ hohe Prozessverfügbarkeit

■ hervorragende Korrosionsbeständigkeit

aufgrund der verwendeten

Konstruktionsmaterialien und der

niedrigen Prozesstemperatur bei

der Destillation

■ rasche Amortisationszeit

■ einfache Installation und Bedienung

■ kontinuierlicher und vollkommen

automatischer Prozess ohne Bedienpersonal

■ einfache Einbindung in bestehende

Prozesse, da nur Strom und Druckluft

zum Betrieb benötigt werden.

www.vakuumverdampfer.com

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