DE2606586B2

DE2606586B2 - Verfahren zur Rückgewinnung von Stoffen mittels Membrantrennung

Info

Publication number: DE2606586B2
Application number: DE19762606586
Authority: DE
Inventors: Kurt 7031 Holzgerlingen Marquardt
Original assignee: Hager and Elsaesser GmbH
Current assignee: Hager and Elsaesser GmbH
Priority date: 1976-02-19
Filing date: 1976-02-19
Publication date: 1980-05-29
Also published as: CH617099A5; AT366290B; DE2606586A1; ATA110577A; JPS52119430A; IT1074509B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewin- 2ϊ nung von Stoffen aus den einem Behandlungsbad nachgeschalteten Spülbädern mittels Membrantrennung unter Rückführung der Stoffe in das Behandlungsbad.

Den Behandlungsbädern, z. B. galvanischen Bädern, n> sind Spülbäder nachgeschaltet. Das behandelte Gut wird aus dem Behandlungsbad den Spülbädern nacheinander zugeführt Dabei nimmt die Konzentration von Stoffen, die aus dem Behand'ungsbad in die Spülbäder ausgeschleppt werden, in Richtung zum Behandlungs- γ> bad und entgegen dem Transport des Gutes zu. Es ist bekannt, die Stoffe aus den Spülbädern aufzukonzentrieren und durch Verwendung von Verdampfern oder umgekehrte Osmose rückzugewinnen. Beide Verfahren trennen die Lösung aus den Spülbädern in einen Konzentratanteil und einen Anteil mit niedrigem Salzgehalt auf. Das Konzentrat kann dann in das Behandlungsbad zurückgeführt werden, während die Lösung mit niedrigem Salzgehalt in der Regel in eine der Spülen geleitet wird. 4^r>

Den bisherigen Verfahren zur Stoffrückgewinnung und hier speziell dem der Umkehrosmose haftet der Nachteil an, daß nur so viel Konzentrat in das Behandlungsbad zurückgeführt werden kann, wie dort durch Ausschleppung oder durch Verdampfung, falls es w sich um Heißbäder handelt, ausgetragen wird. Die Rückgewinnung von Wertstoffen mittels der Umkehrosmose ist deshalb bis jetzt auf solche Behandlungsbäder beschränkt, die große Flüssigkeitsverluste durch Ausschleppung oder Verdampfung haben, denn das « Konzentrat, das mit der Umkehrosmose erhalten wird, wird oft nicht wieder bis zu dem Konzentrationsgrad des Behandlungsbades angereichert. Dadurch ist ein Flüssigkeitsüberschuß vorhanden, der in das Konzentratbad nicht mehr zurückgeführt werden kann. w>

Gegenüber der Verwendung von Verdampfern bietet der Einsatz der Umkehrosmose den Vorteil, daß empfindliche Elektrolyte durch thermische Einwirkung nicht geschädigt werden können und auch dampfflüchtige Substanzen nicht wie bei der Aufkonzentrierung mittels Verdampfer aus der Lösung entfernt werden.

Die bei bekannten Verfahren durchgeführte Aufkonzentrierung von Spülwässern und Halbkonzentraten mittels Verdampfung hat den Nachteil, daß der Energieverbrauch wesentlich höher ist als bei Umkehrosmose, so daß die Anwendung der Verdampfungsverfahren nur bei Heißbädern wirtschaftlich ist Je nach der für die Verdampfung notwendigen Temperatur werden Elektrolyte unterschiedlich stark thermisch beeinflußt sowie dampfflüchtige Substanzen aus den Elektrolyt-Lösungen ausgetrieben. Damit ist auch das Verdampfungsverfahren für die Rückgewinnung von Stoffen nicht uneingeschränkt anwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anwendebereich der Rückgewinnung von Stoffen aus Behandlungs- und Spülbädern mittels Mernbrantrennverfahren zu erweitern und die vorgenannten Nachteile von Verdampfungs- und Membrantrennverfahren unter Beibehaltung der Vorzüge der letztgenannten, wie einfache Bedienung, niedrige Kosten, schonende Behandlung der Elektrolyte, zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man dem Behandlungsbad durch eine weitere Membrantrennung so viel Flüssigkeit entzieht, daß das bei der Membrantrennung in den Spülbädern gewonnene Konzentrat vollständig in das Behandlungsbad zurückführbar ist. Die Erfindung hat den Vorteil, daß dieses Rückgewinnungsverfahren ohne zusätzliche weitere Anlagen, wie Verdampferstufen u. dgl., auch für solche Behandlungsbäder eingesetzt werden kann, aus denen nur wenig Konzentrate, z. B. Elektrolyte, ausgeschleppt werden und in denen kaum Verdampfungsverluste auftreten. Der Anwendungsbereich der vorteilhaften Membrantrennverfahren kann somit auf diesem Sektor erheblich erweitert werden.

Die Volumenverminderung im Behandlungsbad kann einmal dadurch erfolgen, daß eine spezielle Umkehrosmoseeinheit eingesetzt wird, über die Behandlungslösung gefördert wird und deren Konzentratstrom in das Behandlungsbad zurückgeführt wird, während der Permeatstrom zum Spülen in einem der vor dem Behandlungsbad angeordneten Spülen dient.

Das Volumen im Behandlungsbad kann ferner erfindungsgemäß dadurch verringert werden, daß man einen Teilstrom aus dem Behandlungsbad mit einem Teilstrom aus dem dem Behandlungsbad nächstliegenden Spüldbad vermischt und das Gemisch mittels einer Membrantrenneinheit aufkonzentriert, wobei man das Konzentrat in das Behandlungsbad zurückführt, während man das Permeat zum Spülen im gleichen Spülbad oder dem diesen nächstliegenden Spülbad einsetzt. Dieses Verfahren hat gegenüber der erstgenannten Maßnahme den Vorteil, daß man eine zweite Umkehrosmoseeinheit dann einsparen kann, wenn man entsprechend dem ersten Verfahren für die Volumenverminderung des Behandlungsbades eine spezielle Osmoseeinheit verwendet und man gleichzeitig auch Wertsubstanzen aus den Spülbädern rückgewinnen will.

Neben den beschriebenen Vorteilen wirkt sich bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders günstig aus daß der Spülwasserbedarf äußerst gering gehalten werden kann und nur wenig Abwasser anfällt. Die Aufbereitungs- und Entgiftungskosten sind daher auf ein Minimum beschränkt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden .Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch wiedergegeben sind. Es zeigt

Fig. 1 das Schema eines Behandlungsbads mit nachgeschalteten Spülbädern,

F i g. 2 die schematische Wiedergabe einer Abwandlung der Anlage gemäß F i g. 1.

In der insgesamt mit 10 bezeichneten schematisch dargestellten Anlage nach F i g. 1 ist mit 12 ein Behandlungsbad, z.B. ein Galvanikbad, bezeichnet Diesem Behandlungsbad sind mehrere hintereinandergeschaltete Spülbäder 14,16,18 nachgeordnet Bei dem Ausführungsbeispiel wird eine Kaskadenspülung vorgenommen, bei welcher die Spülwässer in Gegenrichtung zum zu spülenden Gut vom hinteren Spülbad 18 zu den dem Behundlungsbad nächst näher gelegenen Spülbad 16 und 14 geleitet werden. Da das aus dem Behandlungsbad 12 kommende Gut noch mit Stoffen, wie Elektrolyten, behaftet ist, welches in den nachgeordneten Spülbädern 14, 16, 18 abgespült wird, findet die stärkste Anreicherung der Stoffe im Spülbad 14 statt

Aus diesem wird mittels einer Pumpe 22 über eine Leitung 24 Spülwasser einer Umkehrosmoseeinheit OI zugeführt und von dieser in bekannter Weise das Konzentrat über eine Leitung 26 in das Behandlungsbad 12 zurückgeführt Das abfließende Permeat wird entweder über die Leitung 29 in das Spülbad 14 zurückgeleitet oder über die Leitungen 28 und 59 unter Betätigung des Ventils 58 einer Entgiftung oder dem Spülwassersammelbecken einer nicht dargestellten 2> Kreislaufanlage zugeführt.

Bei entsprechender Wahl der Membrandurchlässigkeit der Umkehrosmoseeinheit OI kann das Permeat auch über die Leitungen 28 und 32 in das Spülbad 16 eingeführt werden und dort zu Spülzwecken Verwen- j» dung finden. Als Spülwasser findet ein in der Entsalzungseinheit 34 durch Ultrafiltration oder Vollentsalzung aufbereitetes Wasser Verwendung, welches über die Leitung 36 in das Spülbad 18 eingeführt wird.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, wird auch aus dem r> Konzentratbad 12 Lösung über eine Leitung 40 mittels einer Pumpe 42 einer Umkehrosmoseeinheit 011 zugeführt, von welcher das Konzentrat wieder in das Behandlungsbad 12 über eine Leitung 44 eingespeist wird. Das Permeat wird über eine Leitung 46 und 47 entweder in das Spülbad 14 oder bei entsprechender Wahl einer Membran mit hoher Rückhalterate über die Leitungen 46 und 30 in das Spülbad IS zur Verwendung als Spülwasser eingeleitet. Bei sehr hoher Konzentration des Behandlungsbades 12 muß das Permeat über 4> die Leitungen 46 und 59 entweder zu einer Entgiftungsanlage oder in den Spülwassersammelbehälter einer Kreislaufanlage eingeführt werden. In Fällen, in denen eine hohe Aufsalzung der Spülbäder vorhanden ist, muß das Permeat der Umkehrosmoseeinheiten 01 und 011 aus w den Leitungen 46 und 28 zusammen über die Leitung 59 nach öffnen des Ventils 58 abgeschlämmt werden. Dabei wird jedoch die Rückhalterate der Membranen in den Umkehrosmoseeinheiten 01 und 011 so gewählt, daß die Salzmenge, die zusammen mit dem Permeat über die v> Leitung 59 abgeschlämmt wird, wesentlich geringer ist, als die Salzmenge, die über die Leitungen 47 und 44 als Konzentrate der Umkehrosmoseeinheiten 01 und 011 in das Behandlungsbad 12 zurückgeführt werden.

Es ist ersichtlich, daß mittels der Umkehrosmoseein- ω heit 011 eine stetige Regeneration des Behandlungsbades 12 stattfindet, indem laufend konzentrierte Badflüssigkeit weiterhin aufkonzentriert wird und somit Raum geschaffen wird für das aus der Umkehrosmoseeinheit OI eingespeiste Konzentrat

In der Fig.2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern wie in F i g. 1 gekennzeichnet Wie ersichtlich, ist die dem Spülbad 14 zugeordnete Umkehrosmoseeinheit 01 durch eine weitere Umkehrosmoseeinheit Olli zur Aufbereitung des Spülwassers ergänzt, der das Spülwasser der Spüle 16 über eine Leitung 60 mittels einer Pumpe 62 zurückgeführt wird. Das Permeat dieser Umkehrosmoseeinheit Olli kann über eine Leitung 64 in das Spülbad 16 rückgeführt oder über eine Leitung 68 in das dem Behandlungsbad 12 nächst gelegene Spülbad 14 eingespeist oder aber, wie gestrichelt angedeutet mit Leitung 65 in das dem Spülbad 16 vorgeschaltete Spülbad 18 als Spülwasser zugeführt werden. Das Permeat der Umkehrosmoseeinheit 01 kann über die Leitung 70 zum Spülen dem gleichen Spülbad 14 oder dem diesem nächstliegenden Spülbad 16 über die Leitung 32 zugeführt werden. Welche Maßnahme für die Einspeisung des Permeats gewählt wird, hängt von der Rückhalterate der Membrane der Umkehrosmoseeinheit Olli, d.h. von dem Salzgehalt des Permeats, ab. Das Konzentrat der Umkehrosmoseeinheit OHl wird entweder dem Spülbad 14 über die Leitung 67 oder dem Behandlungsbad 12 über die Leitung 46 zugeführt, wobei auch hier der Einspeiseort durch die Membranrückhalterate bestimmt ist. Durch Einspeisung des Konzentrats in das Spülbad 14 erhält dieses eine stärkere Aufkonzentrierung, wodurch der Wirkungsgrad der Umkehrosmoseeinheit 01 erhöht und der Spülwasserbedarf erniedrigt wird. Weiterhin kann ein Teilstrom des Permeats der Umkehrosmoseeinheiten 01 und Olli über die Leitungen 28 oder 66 der Leitung 59 zugeführt werden, aus der durch Betätigung des Ventils 58 eine Abschlamrr.ung des Kreislaufs erfolgt. Die Spülwasserzufuhr erfolgt über die Leitung 36.

Die Fig.2 enthält eine weitere Möglichkeit, um die Wirtschaftlichkeit des Systems zu verbessern. Aus dem Behandlungsbad 12 kann über die gestrichelt gezeichnete Leitung 23 mittels der Pumpe 21 ein Teilstrom des Behandlungskonzentrats zusammen mit einem Spülwasserteilstrom aus dem Spülbad 14 über die Leitung 24 der Umkehrosmoseeinheit 01 zugeführt werden. Dabei wird ebenfalls dem Behandlungsbad 12 Volumen entzogen und das Gemisch aus Spülwasser und Konzentrat durch die genannte Umkehrosmoseeinheit 01 aufkonzentriert. Das Konzentrat von 01 wird, wie in F i g. 2 gezeigt, über die Leitung 26 in das Behandlungsbad 12 rückgeführt. In diesem Fall kann die Umkehrosmoseeinheit OH entfallen.

Die Erfindung ist nicht nur auf den Einsatz von Umkehrosmoseeinheiten beschränkt, sondern kann mit gleichem Vorteil auch mit anderen Membrantrennvorrichtungen, wie Elektrodialyse, Ultrafiltration, durchgeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Stoffen aus den einem Behandlungsbad nachgeschalteten Spülbädern mittels Membrantrennung unter Rückfüh- -, rung der Stoffe in das Behandlungsbad, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Behandlungsbad durch eine weitere Membrantrennung so viel Flüssigkeit entzieht, daß das bei der Membrantrennung in den Spülbädern gewonnene Konzentrat iu vollständig in das Behandlungsbad rückführbar ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teilstrom aus dem Behandlungsbad mit einem Teilstrom aus dem dem Behandlungsbad nächstliegenden Spülbad vermischt ι s und das Gemisch mittels einer Membrantrenneinheit aufkonzentriert, wobei man das Konzentrat in das Behandlungsbad zurückführt, während man das Permeat zum Spülen im gleichen Spülbad oder dem diesem nächstliegenden Spülbad einsetzt.