DE102008054142A1 - Verfahren zur Aufbereitung von industriellem Abwasser - Google Patents

Verfahren zur Aufbereitung von industriellem Abwasser Download PDF

Info

Publication number
DE102008054142A1
DE102008054142A1 DE200810054142 DE102008054142A DE102008054142A1 DE 102008054142 A1 DE102008054142 A1 DE 102008054142A1 DE 200810054142 DE200810054142 DE 200810054142 DE 102008054142 A DE102008054142 A DE 102008054142A DE 102008054142 A1 DE102008054142 A1 DE 102008054142A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wastewater
neutralized
stage
zone
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200810054142
Other languages
English (en)
Other versions
DE102008054142B4 (de
Inventor
Elmar Billenkamp
Oliver Brandenberg
Tim Warmertam
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ENVIRO CHEMIE GmbH
ENVIRO-CHEMIE GmbH
Original Assignee
ENVIRO CHEMIE GmbH
ENVIRO-CHEMIE GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ENVIRO CHEMIE GmbH, ENVIRO-CHEMIE GmbH filed Critical ENVIRO CHEMIE GmbH
Priority to DE102008054142.7A priority Critical patent/DE102008054142B4/de
Publication of DE102008054142A1 publication Critical patent/DE102008054142A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102008054142B4 publication Critical patent/DE102008054142B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/04Feed pretreatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/04Specific process operations in the feed stream; Feed pretreatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/06Specific process operations in the permeate stream
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/08Specific process operations in the concentrate stream
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/12Halogens or halogen-containing compounds
    • C02F2101/14Fluorine or fluorine-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/12Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the silicate or ceramic industries, e.g. waste waters from cement or glass factories
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C02F2103/346Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from semiconductor processing, e.g. waste water from polishing of wafers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C02F2103/40Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the manufacture or use of photosensitive materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/06Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von industriellem Abwasser mit relativ hohem Anteil von Fluorwasserstoff bzw. Fluoriden, insbesondere zur Aufbereitung von Spülwasser und Konzentraten, die bei der Herstellung von Solarzellen anfallen. Dabei wird in einer ersten Vorbehandlungsstufe (4, 5, 6) dem Abwasser dosiert ein chemisches Neutralisationsmittel so lange zugemischt, bis sich ein vorgegebener pH-Wert einstellt und Ausfällungen gezielt vermieden werden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer Vorneutralisierungsstufe (4) der Vorbehandlungsstufe (4, 5, 6) als chemisches Neutralisationsmittel Kalilauge (KOH) (12) so lange dem Abwasser zugegeben wird, bis sich ein vorgegebener pH-Wert von 7,5 bis 8,5 einstellt. Das so neutralisierte Abwasser wird dann einer Vorfiltrations- (5) und Aktivkohleabsorptionsstufe (6) zugeführt, in der die Feststoffanteile und die organischen Schadstoffe abgetrennt werden. Danach wird das neutralisierte und vor-gefilterte Abwasser einer Umkehrosmosestufe (7) zugeleitet, in der mit Hilfe einer wasserdurchlässigen Membran und einem vorgegebenen Prozessdruck aus dem neutralisierten vor-gefilterten Abwasser zu einem Anteil von ca. 80 Vol.-% ein Permeat und zu einem Anteil von ca. 20 Vol.-% ein Retentat gebildet werden. Das Permeat besteht dabei aus einem klaren mineralarmen elektrisch gering leitfähigen, weitgehend fluoridfreien aufbereiteten Reinwasser. In einer zweiten Behandlungsstufe wird dann aus dem ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von industriellem Abwasser mit relativ hohem Anteil von Fluorwasserstoff bzw. Fluoriden nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei der industriellen Fertigung in der Glas-, Halbleiter- und Solarindustrie entstehen häufig Abwässer, die relativ hohe Anteile an Fluorwasserstoff bzw. Fluoriden enthalten. Insbesondere bei der großflächigen Herstellung von photovoltaischen Solarzellen enthalten die Abwässer neben den Fluorwasserstoffanteilen auch noch andere Schadstoffe, die bei der Abwasseraufbereitung eliminiert werden müssen. Denn Solarzellen sind elektronische Bauelemente, die die im Licht enthaltene Strahlungsenergie direkt in elektrische Energie umwandeln. Diese bestehen aus Halbleitermaterialien und sind wie großflächige Fotodioden aufgebaut, wobei als Halbleitermaterialien meist Silizium verwendet wird. Das Silizium wird dabei in verschiedenen mono- oder polykristallinen oder amorphen Anordnungen hergestellt, mit denen dann sogenannte kristalline Siliziumzellen oder Dünnschichtzellen gefertigt werden. Dabei bestehen die kristallinen Siliziumzellen aus monokristallinen oder polykristallinen Zellen und werden bei den monokristallinen Zellen aus einer Siliziumschmelze zu einem runden Einkristall gezogen oder bei den polykristallinen Zellen durch Erhitzung des Rohsiliziums im Vakuum hergestellt und anschließend zu Wafern geschnitten. Die Dünnschichtzellen bestehen hingegen z. B. aus einer amorphen Siliziumschicht oder anderen Halbleitern und werden als dünne Schicht auf ein Trägermaterial (z. B. Glas) aufgebracht. Als Halbleiter werden u. a. amorphes Silizium, Cadmiumtellurid oder Kupfer-Indium-Diselenid genutzt. Das Aufbringen der Halbleiter und der elektrischen Verbindungselemente erfolgt durch PECVD-, Sputter-, Ätz- und Laserverfahrensschritte. Dabei durchlaufen die Solarzellen sowohl bei der kristallinen Siliziumzelle als auch bei der Dünnschichtzelle mehrere chemische Bäder. Auch bei der regelmäßigen Reinigung der Produktionskammern werden die Rückstände in eine Wässrige Lösung als Abwasser überführt.
  • Bei der Herstellung und Reinigung entsteht dabei ein Spülwasser und verschiedene Konzentrate mit einem hohen Fluoridanteil (flusssäurehaltiges Abwasser) und noch anderen Mineralien und behandlungsbedürftigen Schadstoffen, die vor einer Weiterverwendung oder Ableitung aus dem Abwasser entfernt werden müssen. Dazu existiert eine Fülle von gesetzlichen Vorschriften, die insbesondere den Fluoridanteil des Abwassers begrenzen, der in einigen südeuropäischen Ländern höchstens 10 mg/l aufweisen darf.
  • Ein Verfahren zum Reinigen von Abwässern in der Glasindustrie ist aus der DE-PS 38 05 722 bekannt, bei der zum Polieren vom Glas eine Ätzsäure verwendet wird, die 25% Schwefelsäure und etwa 9% Fluorwasserstoffsäure als Fluoridanteil enthält. Dabei wird sowohl die Abfallsäure als auch die in den Dämpfen enthaltenen und ausgewaschenen Rückstände gesammelt und einem ersten Reaktor zugeleitet, in dem eine erste Reinigungsstufe durchgeführt wird. Dazu ist eine Dosiervorrichtung vorgesehen, die in den ersten Reaktor unter gutem Umrühren solange eine Kalkmilch einleitet, bis sich ein pH-Wert von vorzugsweise 4 einstellt. Nach einer fortgesetzten Rührzeit von 15 bis 30 Minuten wird das Rührwerk abgestellt, so dass die entstehenden Niederschläge aus Kalziumsulfat und Kalziumfluorid sich am Boden absetzen und so aus dem Abwasser entfernbar sind. Das überstehende Klarwasser wird dann in einer zweiten Reinigungsstufe einem zweiten Reaktor unter dosierter Zugabe eines Feststoffgemischs aus Tonmineral, Kalk, Soda, Natriumphosphat und einem Flockungshilfsmittel zugeführt. Dabei wird das Feststoffgemisch solange zugegeben und mit dem Klarwasser verrührt bis der pH-Wert einen alkalischen Wert von 9 erreicht hat. Danach wird der Rührvorgang abgeschaltet, so dass die noch im Klarwasser vorhandenen Verunreinigungen als Hydroxide, Karbonate, Arsenate und dergleichen ausfallen und sich am Boden absetzen. Nach einer Absetzzeit von 0,5 bis 3,0 Stunden kann das überstehende Klarwasser abgezogen und der Kanalisation oder einem natürlichen Gewässer zugeführt werden. Mit einem derartigen Abwasseraufbereitungsverfahren sind aber bestenfalls Fluoridgrenzwerte von 50 mg/l erreichbar, so dass es bei höheren Grenzwerten von z. B. 10 mg/l in vielen Ländern zur Abwasseraufbereitung nicht mehr zulässig ist.
  • Allerdings ist es nach dem Stand der Technik auch bekannt, Industrieabwässer ohne Zugabe von ausfällenden Chemikalien durch eine Membrantechnik nach dem Prinzip der Umkehrosmose zu reinigen. Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 10 2005 023 895 A1 vorbekannt, das vorzugsweise zur Aufarbeitung von Meerwasser zu Trinkwasser eingesetzt wird. Dort ist aber auch ein Verfahren zum Entsalzen von Wasser offenbart, das zur Reinigung von Abwassern in der Elektroindustrie, insbesondere bei der Chip-Herstellung einsetzbar sein soll. Dabei ist eine Anlage angegeben, bei der in einem Filterelement eine Membran angebracht ist, die nur für Wassermoleküle durchlässig ist. Dazu wird dem Abwasser als konzentrierte Lösung mittels einer Pumpe ein Druck aufgegeben, so dass auf der einen Seite der Membran das gereinigte Wasser als Permeat und auf der anderen Seite der Membran ein Konzentrat als Retentat abführbar ist. Die Aufbereitung von Industrieabwässern durch die Benutzung von Umkehrosmoseverfahren eignet sich allerdings vorzugsweise für Abwässer, in denen die Schadstoffe vollständig gelöst sind. Sind hingegen im Abwasser Schadstoffe oder Konzentrate, die nicht mehr löslich sind, so können diese auf der Membran ausfallen und diese zusetzen oder sogar zerstören. Da bei der Herstellung von Solarzellen auch alkalische und saure Konzentrate anfallen, die zu Ausfällungen neigen und auch noch nicht wasserlösliche kolloidale Rückstände enthalten, ist eine Abwasseraufbereitung mittels einer Umkehrosmoseanlage im Grunde zu störanfällig.
  • Aus der DE 100 43 927 A1 ist auch bereits ein Verfahren zur Aufbereitung von Spülwassern bei der Phosphatierung von metallischen Oberflächen vorbekannt, bei der das Spülwasser einem Membrantrennprozess unterzogen wird, an dessen Ausgang als Permeat ein vollentsalztes klares Wasser entnehmbar ist. Dazu ist ein Spülvorgang in mehreren Spülschritten vorgesehen, an dessen Ende das Spülwasser einer mechanischen Filtration unterzogen wird, in der die Feststoffpartikel aus dem Phosphatierbad ausgeschieden werden. Nach dieser mechanischen Filtration ist ein sogenannter Vorlagebehälter vorgesehen, in dem die pH-Einstellungen des Spülwassers auf das Niveau im Phosphatierbad auf ungefähr 3,0 abgesenkt wird. Nach der pH-Einstellung wird das Spülwasser dann einem Membrantrennprozess, vorzugsweise einer Nanofiltration, unterzogen, an dessen Ausgang ein Permeat entsteht, das aber noch freie Fluoridionen enthält. Deshalb dürfte dieses Aufbereitungsverfahren nicht geeignet sein, die Fluoride unter den Grenzwert von 10 mg/l aus dem Abwasser auszuscheiden.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bei der Herstellung anfallenden fluoridhaltigen Abwässer so aufzubereiten, dass sie auch bei geringen Fluoridgrenzwerten von 10 mg/l zur Abführung in öffentliche Abwasseranlagen geeignet oder recycelbar sind und darüberhinaus nur noch ein geringer schadstoffhaltiger Reststoffanteil verbleibt.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass mit einer Vorbehandlungsstufe und dem nachfolgenden Umkehrosmoseprozess ohne nennenswerte Einsatzchemikalien die Abwässer in der Solarbranche, Halbleiterindustrie und der Glasindustrie so gereinigt werden können, dass ein überwiegender Teil des behandelten Abwassers nahezu frei von Schadstoffen ist, insbesondere von Fluoriden und so als klares mineralarmes elektrisch schwach leitfähiges Frischwasser wieder verwendbar ist oder auch bei niedrigsten Fluoridgrenzwerten von 10 mg/l wieder in das öffentliche Abwassersystem eingeleitet werden kann. Durch die Recyclingfähigkeit können gleichzeitig die Betriebskosten erheblich gesenkt werden, da den Verarbeitungsprozess dann nur noch eine geringe Menge an Frischwasser zusätzlich zugeführt werden muss.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren hat weiterhin den Vorteil, dass damit ohne nennenswerte Einsatzchemikalien auch stark belastete Abwässer bei der Herstellung von Solarzellen aufbereitbar sind, insbesondere können damit durch den Einsatz einer Vorbehandlungsstufe auch Abwässer mit einem Umkehrosmoseprozess gereinigt werden, auch wenn diese Abwässer hohe Anteile an alkalischen und sauren Konzentraten aufweisen. Dabei kann insbesondere durch den Einsatz der Vorbehandlungsstufe ein Ausfällen von Schadstoffen in der nachfolgenden Umkehrosmosestufe verhindert werden, was sonst leicht zu einer Verblockung in der Umkehrosmoseanlage führen würde.
  • Eine besondere Ausführung der Erfindung mit einer zweistufigen Aufbereitung mittels eines Umkehrosmoseprozesses und eines Vakuumdestillationsprozesses hat den Vorteil, dass dadurch nahezu die gesamte Abwassermenge bis zu 98 Vol.% als Klarwasser recyclebar ist und nur dann noch ein verschwindend kleiner Rest Konzentratanteil von ca. 2 Vol.% extern entsorgbar ist. Dabei ist insbesondere die Kombination der Umkehrosmose in der ersten Behandlungsstufe und der nachfolgende Destillationsprozess in der zweiten Behandlungsstufe vorteilhaft, da nur hierdurch nahezu der gesamte Abwasseranteil bis zu 98 Vol.% in zulässiger Abwasserqualität von unter 10 mg/l ins öffentliche Abwässersystem rückführbar oder recyclebar ist. Dadurch sind auch gleichzeitig die Betriebskosten minimierbar, da beispielsweise dem Spülkreislauf des Herstellungsprozesses nur ein geringer Teil von ca. 2% neuen Reinwassers zugebbar ist und nur ein entsprechend kleiner Restanteil extern entsorgt werden muss.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Aufbereitung von industriellem Abwasser in Form von Spülwasser und Konzentraten, die bei der Herstellung von Solarzellen entstanden sind.
  • Die Herstellung von fotovoltaischen Solarzellen ist ein chemischer Prozess, bei dem gasförmige, flüssige und feste Chemikalien zum Einsatz kommen, die dann im Spülwasser und in Konzentraten kolloidal oder gelöst vorkommen und eine hohe Fluoridbelastung durch Flusssäurereste bzw. flusssäurehaltige Reaktionsprozesse neben anderen Schadstoffen aufweisen. Dabei wird das bei der Herstellung genutzte Spülwasser zunächst in einem Spülwasserpuffer 1 vor der Aufbereitung gesammelt. Desweiteren entstehen bei der Herstellung der Solarzellen noch zusätzliche saure- und alkalische Konzentrate, die in einem separaten zweiten Abwasserpuffer 2 für saure Konzentrate und einen dritten Abwasserpuffer 3 für alkalische Konzentrate gesammelt werden. Dabei ist der Spülwasseranteil mit beispielsweise 85 m3/Tag am grössten, wobei hingegen nur ca. 3 m3/Tag saueres und nur 1 m3/Tag alkalisches Abwasser pro Tag anfallen.
  • Aus den drei Pufferbehältern 1, 2, 3 werden die Abwässer entsprechend ihrer Anteile volumengesteuert in eine Vorneutralisierungsstufe 4 kontinuierlich eingebracht. Gleichzeitig wird in die Vorneutralisierungsstufe 4 noch eine Kalilauge (Kaliumhydroxid, KOH) 12 zugegeben und mit den Abwasseranteilen verrührt. Dabei wird der pH-Wert des Abwassergemisches laufend gemessen und nur solange Kalilauge 12 zugegeben, bis ein neutralisierter pH-Wert zwischen 7,5 und 8,5, vorzugsweise 8,0 eingestellt ist. Durch den Einsatz von Kalilauge 12 werden Ausfällungen im Abwasser gezielt vermieden. Dieses vorneutralisierte Abwasser wird dann einer Vorfiltrationsstufe 5 und einer Aktivkohleabsorptionsstufe 6 zugeführt, in denen die kolloidalen Feststoffanteile, Reste von Wasserstoffperoxyd und organische Bestandteile abgetrennt oder adsorbiert werden.
  • Nach dieser Vorbehandlungsstufe, die aus der Vorneutralisierungsstufe 4, der Vorfiltrationsstufe 5 und der Aktivkohleabsorptionsstufe 6 besteht, wird das vorneutralisierte Abwasser einer Umkehrosmoseanlage 7 zugeführt. In der Umkehrosmoseanlage 7 wird unter Zugabe von einem Prozessdruck und einer Diffusionsmembran der eigentliche Schadstoffrückhalt durchgeführt. Denn die Membran ist so ausgebildet, dass diese nur Wassermoleküle durchdringen können, während sich auf der Druckseite die Schadstoffe konzentrieren. Mit dieser Umkehrosmosestufe 7 wird vom gesamten Abwasser ein Anteil von 60 bis 80 Vol.%, vorzugsweise 80 Vol.%, aufbereitetes, gereinigtes Wasser als Permeat und 20 bis 40 Vol.% schadstoffhaltiges Konzentrat als Retentat erzeugt. Dabei ist das Permeat weitgehend frei von Schadstoffen und enthält auch nur einen verschwindend geringen Fluoridanteil von unter 10 mg/l und kann so allen öffentlichen Abwasserkanälen zugeführt oder zum Spülprozess nach weiterer Aufbereitung in der Reinstwasseranlage bei der Solarzellenherstellung wiederverwendet werden.
  • Der vorzugsweise 20%ige Retentatanteil enthält hingegen die Schadstoffanteile und insbesondere auch die Fluoride in konzentrierter Form, so dass diese Abwasseranteile weder dem öffentlichen Abwassersystem zuleitbar sind, noch bei der Solarzellenherstellung weiter benutzt werden können. Bei der Umkehrosmose ist der Anteil von vorzugsweise 80 Vol.% Permeat auch durch weitere Stufen oder eine Prozessdruckerhöhung im Grunde nicht zu verbessern, da sich dann die gelösten Salze im Konzentratstrom so anreichern würden, dass sie auf der Membran ausfallen könnten und diese zusetzen oder beschädigen würden.
  • Deshalb wird bei der erfindungsgemässen Abwasseraufbereitung nach der Umkehrosmosestufe 7 das Permeat zunächst als aufbereitetes mineralarmens klares Wasser mit geringer elektrischer Leitfähigkkeit einem Reinwasserpuffer 10 zugeführt, wobei hingegen der 20 Vol.%-Anteil an Retentat nach der Umkehrosmoseanlage 7 noch in einer zweiten Behandlungsstufe weiter aufbereitet wird. In dieser wird das Retentat zunächst in eine Nachneutralisationsstufe 8 eingebracht, und gleichzeitig mit Kalilauge (KOH) 12 vermischt. Dadurch wird bei der Nachneutralisation gleichzeitig ein optimierter pH-Wert von ca. 8,5 bis 9 eingestellt. Dieses nachneutralisierte Konzentrat wird dann in eine anschließende Vakuumdestillationsanlage 9 als Teil der zweiten Behandlungsstufe eingeleitet.
  • In dieser Vakuumdestillationsanlage 9 wird unter Zuführung von Hitze der nachneutralisierte Konzentratstrom in ein Destillat und ein schlammförmiges schadstoffhaltiges Konzentrat als Reststoffe getrennt. Dabei wird aus dem 20 Vol.%-Anteil Retentat ein Destillationsanteil von vorzugsweise 92% reinem klaren mineralarmen Wassers ohne nennenswerten Fluoridanteil von unter 10 mg/l und ein hochkonzentriertes schadstoffbelastetes Restkonzentrat von vorzugsweise 8 Vol.% erzeugt. Das Destillat kann dabei wieder als klares Spülwasser nach weiterer Aufbereitung in der Reinstwasseranlage mit nur geringer elektrischer Leitfähigkeit zur Herstellung der Solarzellen genutzt werden und wird daher in den Reinwasserpuffer 10 eingeleitet. Hingegen enthält das Restkonzentrat als schlammförmige Masse nahezu alle im Abwasser befindlichen Schadstoffe und Verunreinigungen, die einem Konzentratspeicher 11 zugeführt werden.
  • Durch diese zweistufige Aufbereitung werden dem Abwasser nicht nur nahezu die gesamten Fluoride bis höchstens 10 mg/l entzogen, sondern es kann auch insgesamt bis zu 98 Vol.% recycelt werden. Das extern zu entsorgende Restkonzentrat beträgt als Reststoffmenge dann nur noch ca. 2 Vol.% der Gesamtabwassermenge. Eine derartige Wasseraufbereitung bei der insbesondere die relativ hohen Fluoridanteile aus dem Abwasser entfernt werden müssen, wird insbesondere bei der Herstellung von kristallinen Siliziumzellen und amorphen Dünnschichtzellen eingesetzt. Allerdings treten derartige hohe Fluoridanteile, die aus dem Abwasser eliminiert werden müssen, auch in der Halbleiterindustrie und der Glasindustrie auf, so dass dieses Aufbereitungsverfahren auch dort anwendbar ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 3805722 [0004]
    • - DE 102005023895 A1 [0005]
    • - DE 10043927 A1 [0006]

Claims (6)

  1. Verfahren zur Aufbereitung von industriellem Abwasser mit einem relativ hohem Anteil von Fluorwasserstoff bzw. Fluoriden, insbesondere zur Aufbereitung von Spülwasser und Konzentraten bei der Herstellung von Solarzellen, wobei in einer Vorbehandlungsstufe (4, 5, 6) dem Abwasser dosiert ein chemisches Neutralisationsmittel (12) zugemischt wird, bis sich ein vorgegebener pH-Wert einstellt, wodurch Ausfällungen gezielt vermieden werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Vorneutralisierungsstufe (4) der Vorbehandlungsstufe als chemisches Neutralisationsmittel solange Natronlauge oder Kalilauge (12) zugegeben wird, bis sich ein vorgegebener ph-Wert von 7,5 bis 8,5 einstellt, wodurch ein neutralisiertes Abwasser entsteht, das einer Vorfiltrations- (5) und Aktivkohleadsorptionsstufe (6) in der Vorbehandlungsstufe zugeführt wird, in der die suspendierten Feststoffanteile und organische Schadstoffe abgetrennt bzw. adsorbiert werden und dass das neutralisierte und vorgefilterte Abwasser nachfolgend einer Umkehrosmosestufe (7) zugeführt wird, die mittels einer wasserdurchlässigen Membran und einem vorgegebenen Prozessdruck aus dem vorgefilterten neutralisierten Abwasser zu ca. 60 bis 80 Vol.% ein Permeat und zu 20 bis 40 Vol.% ein Retentat bildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus einem Spülwasser und sauren- und alkalischen Konzentraten bestehende industrielle Abwasser in einer gemeinsamen Vorneutralisierungsstufe (4) der Vorbehandlungsstufe gesteuert eingegeben wird und solange mit einer Kalilauge (KOH) (12) vermischt wird, bis sich ein ph-Wert von 8 beim neutralisierten Abwasser einstellt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das neutralisierte Abwasser in der Vorbehandlungsstufe einer Vorfiltrationsstufe (5) und nachfolgend einer Aktivkohleadsorptionsstufe (6) zugeführt wird, durch die die im neutralisierten Abwasser enthaltenen Feststoffanteile, Reste von Wasserstoffperoxyd aus den chemischen Prozessen und organische Bestandteile mechanisch abgetrennt bzw. adsorbiert werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Vorbehandlungsstufe (4, 5, 6) neutralisierte und anschließend vorgefilterte Abwasser danach einer speziellen Umkehrosmosestufe (7) zugeführt wird, die durch eine wasserdurchlässige Membran und einem vorgegebenen Prozessdruck und Überströmgeschwindigkeit aus dem Abwasser zu einem Anteil von ca. 80 Vol.% als Permeat ein klares mineralarmes elektrisch gering leitfähiges weitgehend fluoridfreies Wasser und zu einem Anteil von ca. 20 Vol.% als Retentat ein schadstoffhaltiges Abwasserkonzentrat bildet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Behandlungsstufe (1 bis 7) das Retentat der ersten Behandlungsstufe in einer Nachneutralisierungsstufe (8) solange mit einer Kali-(KOH) (12) oder Natronlauge vermischt wird, bis sich ein pH-Wert von ca. 8 bis 9,5 einstellt und dieses neutralisierte Retentat in einer nachfolgenden speziellen Vakuumdestillationsstufe (9) unter Erhitzung destilliert wird, wodurch als Destillat zu 85 bis 95 Vol.% klares mineralarmes elektrisch gering leitfähiges weitgehend fluoridfreies Wasser gebildet wird und das zu einem Anteil von ca. 5 bis 20 Vol.% schadstoffhaltige Reststoffe abgetrennt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Permeat aus der Umkehrosmosestufe (7) und das Destillat aus der Vakuumdestillationsstufe (7) dem industriellen Herstellungsprozess als Reinwasser oder dem öffentlichen Abwassersystem zugeführt werden.
DE102008054142.7A 2008-10-31 2008-10-31 Verfahren zur Aufbereitung von industriellem Abwasser Active DE102008054142B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008054142.7A DE102008054142B4 (de) 2008-10-31 2008-10-31 Verfahren zur Aufbereitung von industriellem Abwasser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008054142.7A DE102008054142B4 (de) 2008-10-31 2008-10-31 Verfahren zur Aufbereitung von industriellem Abwasser

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008054142A1 true DE102008054142A1 (de) 2010-05-12
DE102008054142B4 DE102008054142B4 (de) 2023-05-11

Family

ID=42096320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008054142.7A Active DE102008054142B4 (de) 2008-10-31 2008-10-31 Verfahren zur Aufbereitung von industriellem Abwasser

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008054142B4 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103864245A (zh) * 2014-03-19 2014-06-18 陕西延长石油集团氟硅化工有限公司 一种处理含无机氟-有机氟工业废水的工艺
DE102012112215A1 (de) * 2012-12-13 2014-06-18 Technische Universität München Verfahren und Anlage zur Aufbereitung und Verarbeitung von Wässern
CN106082530A (zh) * 2016-06-17 2016-11-09 云南今业生态建设集团有限公司 一种综合处理光伏能源企业生产生活废水处理方法
CN110963621A (zh) * 2019-09-17 2020-04-07 青岛良研信息科技有限公司 一种单户住宅用污水处理设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3805722C1 (en) 1988-02-24 1989-08-24 Ing. Haecker Maschinen Gmbh, 8594 Arzberg, De Process for purifying glass industry waste waters
DE29814561U1 (de) * 1998-08-13 1998-11-26 Weng, Shui-Te, Lung-Ching, Taichung Wasserreinigungsvorrichtung mit Abwasserwiedergewinnungsfunktion
DE19925471A1 (de) * 1999-06-03 2001-01-04 Guenter Barfknecht Wasseraufbereitung von galvanischen Spülbädern die hohe Verschleppungsverluste haben
DE10114311A1 (de) * 2000-03-31 2001-10-04 Bernardinello Engineering S P Verfahren und Anlage zur Aufbereitung von Waschwasser von mit Peressigsäure behandelten Flaschen
DE10043927A1 (de) 2000-09-06 2002-03-14 Enviro Chemie Gmbh Verfahren zur Aufbereitung von Spülwässern bei der Phosphatierung von metallischen Oberflächen
WO2003000600A1 (es) * 2001-06-25 2003-01-03 Toro Galvez Jose Sistema de depuración de aguas residuales procedentes de basureros (lixiviados) mediante alcalinizacion y ozonizacion
US20060201882A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-14 Industrial Technology Research Institute Method and system for treating wastewater containing hydrogen peroxide
DE102005023895A1 (de) 2005-05-24 2006-11-30 Kotowski, Stephan, Dr. Anlage zur Herstellung von weitgehend entsalztem Wasser mittels Umkehrosmose-Anlage und Enthärtungsanlage

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3805722C1 (en) 1988-02-24 1989-08-24 Ing. Haecker Maschinen Gmbh, 8594 Arzberg, De Process for purifying glass industry waste waters
DE29814561U1 (de) * 1998-08-13 1998-11-26 Weng, Shui-Te, Lung-Ching, Taichung Wasserreinigungsvorrichtung mit Abwasserwiedergewinnungsfunktion
DE19925471A1 (de) * 1999-06-03 2001-01-04 Guenter Barfknecht Wasseraufbereitung von galvanischen Spülbädern die hohe Verschleppungsverluste haben
DE10114311A1 (de) * 2000-03-31 2001-10-04 Bernardinello Engineering S P Verfahren und Anlage zur Aufbereitung von Waschwasser von mit Peressigsäure behandelten Flaschen
DE10043927A1 (de) 2000-09-06 2002-03-14 Enviro Chemie Gmbh Verfahren zur Aufbereitung von Spülwässern bei der Phosphatierung von metallischen Oberflächen
WO2003000600A1 (es) * 2001-06-25 2003-01-03 Toro Galvez Jose Sistema de depuración de aguas residuales procedentes de basureros (lixiviados) mediante alcalinizacion y ozonizacion
US20060201882A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-14 Industrial Technology Research Institute Method and system for treating wastewater containing hydrogen peroxide
DE102005023895A1 (de) 2005-05-24 2006-11-30 Kotowski, Stephan, Dr. Anlage zur Herstellung von weitgehend entsalztem Wasser mittels Umkehrosmose-Anlage und Enthärtungsanlage

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012112215A1 (de) * 2012-12-13 2014-06-18 Technische Universität München Verfahren und Anlage zur Aufbereitung und Verarbeitung von Wässern
CN103864245A (zh) * 2014-03-19 2014-06-18 陕西延长石油集团氟硅化工有限公司 一种处理含无机氟-有机氟工业废水的工艺
CN103864245B (zh) * 2014-03-19 2015-06-24 陕西延长石油集团氟硅化工有限公司 一种处理含无机氟-有机氟工业废水的工艺
CN106082530A (zh) * 2016-06-17 2016-11-09 云南今业生态建设集团有限公司 一种综合处理光伏能源企业生产生活废水处理方法
CN110963621A (zh) * 2019-09-17 2020-04-07 青岛良研信息科技有限公司 一种单户住宅用污水处理设备

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008054142B4 (de) 2023-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2537810B1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Frischwasser sowie Verfahren zur Entsalzung von Meerwasser
WO2012059464A1 (de) Verfahren rückgewinnung von phosphatsalzen aus einer flüssigkeit
CN101945826B (zh) 含有金属成分的水的净化处理方法以及净化处理装置
SA516371234B1 (ar) طريقة لمعالجة المياه
WO2012059465A1 (de) Reaktor zur rückgewinnung von phosphatsalzen aus einer flüssigkeit
DE102008054142A1 (de) Verfahren zur Aufbereitung von industriellem Abwasser
CN102115272A (zh) 铝氧化漂洗废水的处理及回用方法和设备
EP0847374B1 (de) Verfahren zur wasseraufbereitung in einem geschlossenen kreislauf mit reaktor
DE2023276A1 (de) Verfahren zur Aufbereitung von Abwasser
CN1810662A (zh) 一种将污水制成纯水的工艺
DE19845808C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser
EP3429968B1 (de) Modulares verfahren und abwasserbehandlungsanordnung zur effizienten reinigung von abwasser
WO2012055776A1 (de) Verfahren zur aufarbeitung von minenwässern
CN218755316U (zh) 一种用于酸性氧化电位水生成器的前端水处理系统
CN201785261U (zh) 铝氧化漂洗废水的处理及回用设备
DE69512656T2 (de) Verfahren zum säubern von molkereispülwasser
EP2118338A1 (de) Verfahren zur gewinnung von entsalztem wasser aus zirkonium-haltigem spülwasser
WO1990003332A1 (de) Verfahren zum entsorgen verbrauchter öl-/wasseremulsionen
DE102014104314B4 (de) Verfahren zum Behandeln von Deponiesickerwasser sowie Deponiesickerwasser-Aufbereitungsanlage
CN104445802B (zh) 造纸废水的多级沉降处理系统
DE102009056175B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung partikulärer und/oder gelöster Stoffe aus wässrigen Medien
EP3939943A1 (de) Wasserreinigung mit der ausfällung von ettringite
SG182082A1 (en) Method for treating fluorine-containing wastewater
CN209815866U (zh) 一种地表水的水处理系统
DE19605624C2 (de) Verfahren zur Reinigung von tensidhaltiger Schmutzlauge mit Zentrifugierstufe

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: VOELGER, KARL WOLFGANG, DIPL.-ING. DR.-ING., DE

R016 Response to examination communication
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: C02F0009040000

Ipc: C02F0009000000

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final