DE4109017A1 - Verfahren zur wasserfuehrung in einer oberflaechenbehandlungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserführung in einer Oberflächenbe­ handlungsanlage gemäß den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkma­ len sowie zur Regeneration der dort entstehenden Abwässer. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

In den heute üblichen Oberflächenbehandlungs-, insbesondere Eloxal-Anlagen wird das bei den Spülvorgängen mit Schadstoffen angereicherte Abwasser üblicherweise in die Kanalisation geleitet, wobei je nach Art der Schadstoffbelastung eine vorherige Neutralisation oder auch Filtration erfolgt. Derartige Spülvorgänge sind in Eloxal­ anlagen beispielsweise nach dem Entfetten, Beizen, Dekapieren, Färben, Verdichten und anderen Behandlungsbädern vorgesehen und erfolgen entweder in Standspül­ wasserbädern oder aber in Fließspülwasserbädern.

Die Kosten für Frischwasser, für die Einleitung der Abwässer in die Kanalisation und für die zumindest teilweise Reinigung der Abwässer steigen aufgrund der sich verschärfenden Abwasserbestimmungen ständig an. Es ist daher Aufgabe der vor­ liegenden Erfindung, ein Verfahren zur Wasserführung in einer solchen Oberflächen­ behandlungsanlage zu finden, bei dem sowohl der Wasserverbrauch als auch die Abwasserbelastung möglichst gering ist. Weiterhin soll eine Anlage geschaffen werden, mit der eine solche wirtschaftlichere Wasserführung möglich ist.

Der verfahrensmäßige Teil dieser Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst, der vorrichtungsmäßige Teil durch die in den Ansprüchen 10 bis 12 aufgeführten Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltun­ gen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Be­ schreibung angegeben.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Wasserbedarf einer solchen Anlage im Vergleich zum Stand der Technik erheblich reduziert. In die Kanalisation geleite­ tes Abwasser fällt praktisch nicht mehr an, es wird zudem, sofern dies einmal erforderlich sein sollte, in quasi Frischwasserqualität eingeleitet. Desweiteren kann der Frischwasserbedarf entsprechend gesenkt werden, es sind lediglich noch Leckage­ verluste und die durch Verdampfung und die durch im Filterschlamm gebundenes Wasser entstehenden Wasserverluste auszugleichen.

Durch die Aufteilung des Wasserkreislaufes in Teilströme kann eine besonders wirtschaftliche Regeneration des Wassers erfolgen, da beispielsweise die Zusammen­ führung basischer und saurer Abwässer eine selbsttätige und zumindest teilweise Neutralisation bewirkt, so daß für die vollständige Neutralisation nur noch geringe Chemikalienmengen zugesetzt werden müssen. Entsprechendes gilt für die Aus­ nutzung physikalischer Eigenschaften der im Abwasser befindlichen Stoffe. So können die im Abwasser befindlichen Feststoffe durch Entflockung und anschließende Trennung in mehreren Stufen nahezu vollständig entfernt werden. Ein weiterer Vorteil der Führung in Teilströmen ist der, daß die Wasserregenerierung nur soweit erfolgen muß, wie dies zum bestimmungsgemäßen Gebrauch beim späteren Spülvor­ gang erforderlich ist. So brauchen beispielsweise Sulfatfrachten innerhalb des Kreis­ laufs überhaupt nicht, zumindest nicht auf das für den Ablaß in die Kanalisation vorgeschriebene Maß entfernt zu werden. Je nach Art und Umfang der jeweiligen Anlage können die Teilströme den Anforderungen entsprechend aufgeteilt werden, so daß das Verfahren auch stufenweise realisiert werden kann.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, einen ersten Teilstrom für VE- Wasser vorzusehen. Dieser Teilstrom durchläuft einen Ionenaustauscher, in dem das ausschließlich mit Salzen befrachtete Wasser wieder zu VE-Wasser regeneriert wird.

Ein zweiter Teilstrom kann für die Abwässer der Fließspülen vorgesehen werden, in denen das Wasser alkalisch oder sauer belastet wird. Da bei diesen Abwässern üblicherweise auch eine Feststoffbelastung vorliegt, können auch die mit Feststoffen belasteten Abwässer diesem zweiten Teilstrom zugeordnet werden. Dieser Teilstrom wird dann zunächst neutralisiert und anschließend von Feststoffen befreit, wonach das gereinigte Wasser wieder zu Spülvorgängen in diesem Teilstrom eingesetzt werden kann.

Die vorbeschriebenen ersten beiden Teilströme sind vorteilhaft zur Versorgung und Entsorgung sämtlicher in der Anlage vorhandenen Fließspülen vorgesehen. Natürlich könnten damit auch die Standspülen beschickt und entsorgt werden, doch empfiehlt es sich, hier einen dritten Teilstrom vorzusehen, mit dem diese teils alkalisch, teils sauren Abwässer zunächst in einen Behälter zur Vorneutralisation - dies kann bei geschickter Beschickung selbsttätig ohne weitere Zusätze erfolgen - gesammelt werden und dann bei Erreichen eines bestimmten Füllstandes dem zweiten Teilstrom vor der Neutralisation zugeführt werden.

Weiterhin empfiehlt es sich, einen vierten Teilstrom vorzusehen, in dem eine Reduk­ tion des Abwassers der nach der Chromatierung vorgesehenen Standspüle von sechswertigem Chrom zu dreiwertigem Chrom erfolgt. Diese Reduktion erfolgt zweckmäßigerweise ebenfalls diskontinuierlich in einer Standbehandlung, wobei zunächst durch Zugabe von Reduktionsmittel reduziert wird und dann durch Zugabe von Lauge neutralisiert wird. Es empfiehlt sich, diesen vierten Teilstrom zumindest grob von den ausgefällten Feststoffen zu entfrachten und erst dann dem zweiten Teilstrom vor der Neutralisation zuzuführen.

Sofern Wasser aus dem im wesentlichen geschlossenen Kreislauf der Anlage - aus welchen Gründen auch immer - in die Kanalisation abgelassen werden muß, muß dieses noch von Sulfaten befreit werden, da Sulfat bekanntlich zu den gefährlichen Stoffen gehört, die zwar keine unmittelbare Wirkung auf den Organismus ausüben, jedoch in Verbindung mit anderen Stoffen, insbesondere mit Baustoffen reagieren und Abwasserrohre und sogar Beton angreifen. Die Erfindung sieht hierzu vor, daß das aus der Anlage abzuführende Wasser zunächst wie üblich, beispielsweise im zweiten Teilstrom aufbereitet wird und dann vor Entnahme aus dem Anlagenkreislauf die zu entnehmende Wassermenge mit Natronlauge soweit neutralisiert wird, daß sich ein pH-Wert zwischen 6,5 und 8,5 einstellt. Dabei werden Sulfate ausgefällt, und zwar bis auf einen Restgehalt von 3 bis 4 g/l. Sodann wird der pH-Wert durch Zugabe von Kalziumhydroxid auf einen Wert von 12 bis 13 angehoben. Hierdurch erfolgt eine weitere Ausfällung des Sulfates bis auf einen Restgehalt von weniger als 400 mg/l. Schließlich erfolgt eine Reneutralisation des Wassers mit Kohlensäure bis etwa zum pH-Wert 7. Diese Neutralisation erfolgt durch Einleiten der Kohlensäure in das Wasser, wobei sich der pH-neutrale Wert 7 weitgehend selbsttätig einstellt, also keine Prozeßregelung erforderlich ist. Das so behandelte Wasser kann dann der Anlage entnommen und ggf. der Kanalisation zugeführt werden.

Eine Entfrachtung von Sulfaten innerhalb des geschlossenen Kreislaufsystems ist üblicherweise nicht erforderlich, da die Sulfatfracht zumindest bei Eloxal-Anlagen keinen Einfluß auf die Oberflächenbearbeitung hat.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer Zeichnung erläutert, die als Blockschalt­ bild eine Eloxal-Anlage zeigt, die einen geschlossenen Wasserkreislauf mit insgesamt vier Hauptteilströmen aufweist.

Die mit den Bezugszeichen 24 bis 48 bezifferten Bäder bilden eine Eloxal-Anlage, und zwar mit einem Tauchfärbebad 24 (schwarz), einer Fließspüle 25, einem Tauch- Färbeband 26 (gold), einer Standspüle 27, einem Glänzbad 28, einer Standspüle 29, einem Entfettungsbad 30, einem EO-Beizbad 31, einem E6-Beizbad 32, einer Stand­ spüle 33, einer Standspüle 34, einer Fließspüle 35, einem Dekapierungsbad 36, einer Standspüle 37, einem ersten Eloxalbad 38, einem zweiten Eloxalbad 39, einem elektrolytischen Färbebad 40, einer Standspüle 41, einer Fließspüle 42, einer Heiß­ wasserstandspüle 43, einer Fließspüle 44, einem Verdichtungsbad 45, einer Fließ­ spüle 46, einem Chromatierungsbad 47 und einer Standspüle 48.

Die Fließspülen 25, 44 und 46 dienen für Spülvorgänge vor und nach dem Einfärben der Eloxalschicht sowie vor dem Verdichten und dem Chromatieren. Diesen Spülen wird VE-Wasser zugeführt, das von einem Vorratsbehälter 9 aus gefördert wird. Die Abwässer dieser Fließspülen 25, 44 und 46 sind zu einem ersten Teilstrom 100 zusammengefaßt, der in einem Vorratsbehälter 1 mündet. Von diesem Vorratsbehäl­ ter 1 wird Wasser in einen in der Zeichnung mit 2 bis 8 bezifferten Ionenaustauscher gefördert, aus dem VE-Wasser in den Vorratsbehälter 9 gelangt. Wie die Bezugs­ ziffern 2 bis 8 verdeutlichen, erfolgt die Behandlung des ersten Teilstroms 100 in mehreren Ionenaustauschern stufenweise, bis der erforderliche Reinheitsgrad des Wassers erreicht ist.

Die Fließspülen 35 und 42 sind für Spülvorgänge im Anschluß an das Spülen in Standspülen sowie für Spülvorgänge nach der Vorbehandlung, beispielsweise dem Entfetten oder Beizen sowie für Spülvorgänge im Anschluß an das zunächst in Standspülen erfolgende Spülen nach dem Eloxieren und einem Färbebad vorgesehen.

Die aus diesen Fließspülen 35 und 42 kommenden Abwässer werden in einem zweiten Teilstrom 200 geführt und gelangen zunächst in eine Neutralisationsein­ richtung 15 und von dort in eine Einrichtung zur Entfernung von Feststoffen, beste­ hend aus einem Vorratsbehälter 16, einem sich daran anschließenden Flockungs­ behälter 17, in dem die Feststoffe durch Zusatz von Flockungsmitteln ausgefällt werden. Hieran schließt sich ein Schrägklärer 18 an, der auch durch einen Dortmun­ der Brunnen oder ein Absetzbecken ersetzt sein kann. Das aus dem Schrägklärer 18 gelangende Wasser wird einem Mikrofilter 22 zugeführt. Nach Passieren der Quer­ strommikrofilterung 22, bei der Metallionen aus dem Wasser entfernt werden, wird das Wasser wieder den Fließspülen 35 und 42 zugeführt. Die im Schrägklärer 18 abgeschiedenen Feststoffe werden zunächst einer Eindickung 49 zugeführt und schließlich in einer Filterpresse 19 zu Preßschlamm verarbeitet, der in an sich bekannter Weise zu entsorgen ist. Das dabei frei werdende Restwasser wird über eine Pumpstation 23 der Neutralisationseinrichtung 15 wieder zugeführt.

Die Standspülen 27, 29, 33, 34, 37, 41 und 43 erfordern von Zeit zu Zeit einen Wasserwechsel, wobei hier Abwässer mit hohen Feststoff und auch Säure- bzw. Basebelastungen entstehen. Die Abwässer der Standspülen 27, 29, 37 und 43 sind regelmäßig sauer, während die der Standspülen 33 und 34 alkalisch sind. Die Ab­ wässer dieser Standspülen sind in einem dritten Teilstrom 300 zusammengefaßt, wobei in der Figur die sauren und alkalischen Teilströme getrennt dargestellt sind. Diese in nur gewissen Zeitabständen anfallenden Abwässer werden zunächst in einem Behälter 14 zur Vorneutralisation gesammelt. Die Vorneutralisation erfolgt nach Möglichkeit ohne weiteren Chemikalienzusatz. Das dort befindliche Abwasser wird dann der Neutralisationseinrichtung 15 zugeführt, d. h. es gelangt in den zweiten Teilstrom, wo es, wie vorbeschrieben, weiterbehandelt wird. Die vorerwähnten Standspülen können entweder aus dem Leitungswassernetz oder aber aus dem zweiten Teilstrom nach erfolgter Mikrofilterung gespeist werden.

Die Standspüle 48 ist für Spülvorgänge nach der Chromatierung 47 vorgesehen. Das Abwasser dieser Standspüle ist hoch angereichert mit sechswertigem Chrom. Es wird daher in einem vierten Teilstrom 400 einer Standbehandlungsanlage 13 zugeführt, in der das im Abwasser befindliche sechswertige Chrom durch Zugabe von Reduktions­ mittel 12 zu dreiwertigem Chrom reduziert wird. Das dann in der Anlage 13 befindli­ che, mit dreiwertigem Chrom angereicherte Abwasser wird anschließend, in der Regel mit Lauge 11 - sofern erforderlich auch mit Säure 10 - vorneutralisiert und dann der Neutralisationseinrichtung 15 und somit dem zweiten Teilstrom zugeführt. Die in der Standbehandlungsanlage 13 ausgefällten Feststoffe werden in einer Filter­ presse 20 zu Preßschlamm geformt, das überschüssige Wasser dann der Neutralisa­ tionseinrichtung 15 zugeführt.

Die prinzipiell in geschlossenen Teilkreisläufen arbeitende Anlage kann für den Teilstrom 1 im Vorratsbehälter 1 ggf. mit Leitungswasser aufgefüllt werden. Der Teilstrom 2, der im übrigen auch die Standspülen der Teilströme 3 und 4 speist, kann hinter dem Mikrofilter 22 durch Einspeisung von Leitungswasser aufgefüllt werden.

Eine Wasserentnahme der Anlage kann nur über die Sulfatausfallanlage 21 erfolgen, die bereits weiter oben im einzelnen beschrieben ist. Diese Anlage arbeitet, wie in der Zeichnung angedeutet, diskontinuierlich.

Es sei noch erwähnt, daß es sich bei der dargestellten Eloxal-Anlage um eine übliche, halbautomatisch betriebene Anlage handelt, bei der die einzelnen Chargen mittels eines Krans von Bad zu Bad gefördert werden. Die bezifferte und dargestellte Rei­ henfolge der Bäder stellt nicht die Bearbeitungsfolge dar.

Claims (14)

1. Verfahren zur Wasserführung in einer Oberflächenbehandlungsanlage, ins­ besondere in einer Eloxal-Anlage, in der Wasser zum Spülen, insbesondere nach dem Entfetten, Beizen, Dekapieren, Färben, Verdichten und dergleichen, eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in mindestens einem im wesentlichen geschlossenen Kreislauf geführt wird, wobei die durch die Spülvorgänge belasteten Abwässer für erneute Spülvorgänge regeneriert werden, und daß der Kreislauf derart in Teilströme aufgeteilt ist, daß bei der Regeneration chemische und/oder physikali­ sche Eigenschaften der einzelnen Abwasserteilströme durch Zusammenführen ent­ sprechender Abwasserteilströme, insbesondere bei der Neutralisation und Filtration, ausgenutzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teilstrom über einen Ionenaustauscher regeneriert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Teil­ strom einer oder mehrere der Spülvorgänge vor dem Einfärben der Eloxalschicht, nach dem Einfärben der Eloxalschicht, vor dem Verdichten der Eloxalschicht und nach dem Chromatieren zugeordnet wird bzw. werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß ein zweiter Teilstrom durch Neutralisation und anschließende Feststoff­ entfernung regeneriert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Teilstrom einer oder mehrere der Spülvorgänge nach dem Färben, nach der Vor­ behandlung, insbesondere nach dem Entfetten und Beizen, und nach den Standspülen zugeordnet wird bzw. werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste und/oder der zweite Teilstrom ausschließlich durch Fließspülen und im wesentlichen kontinuierlich umlaufend geführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß von Standspülen stammende Abwässer in einem dritten Teilstrom durch Mischung von sauer und alkalisch belasteten Abwässern vorneutralisiert und vor­ gefiltert sowie anschließend dem zweiten Teilstrom zur Neutralisation und Feststoff­ entfernung zugeführt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das aus einer Standspüle nach dem Chromatieren stammende Abwasser als vierter Teilstrom mit Reduktionsmitteln zur Reduzierung von sechswertigem Chrom zu dreiwertigem Chrom behandelt, anschließend neutralisiert, entschlammt und rückgeführt wird.

9. Verfahren zur Entfernung von Sulfatfrachten aus Abwässern, insbesondere in Verbindung mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das sulfatbefrachtete Abwasser, insbesondere aus dem zweiten und dritten Teilstrom, vor Endnahme aus dem Kreislauf zur Einleitung in die Kanalisation folgendermaßen behandelt wird:
Neutralisation mit Natronlauge eines pH-Wertes von 6,5 bis 8,5 zur Sulfatausfällung bis auf einen Restgehalt von 3 bis 4 g/l,
Anhebung des pH-Wertes auf 12 bis 13 mittels Kalziumhydroxid zur weiteren Sulfatausfällung auf einen Restgehalt von weniger als 400 mg/l und
Neutralisation mittels Kohlensäure bis zu einem pH-Wert von 7.

10. Oberflächenbehandlungsanlage, insbesondere Eloxal-Anlage, im wesentlichen bestehend aus Behandlungsbädern, Standspülwasserbädern und Fließspülwasser­ bädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwässer einer Gruppe von Fließspül­ wasserbädern (25, 44, 46) in einem ersten Teilstrom (100) geführt sind, der durch einen Ionenaustauscher (2 bis 8) regeneriert dieser Bädergruppe wieder zugeführt ist.

11. Oberflächenbehandlungsanlage, insbesondere Eloxal-Anlage, im wesentlichen bestehend aus Behandlungsbädern, Standspülwasserbädern und Fließspülwasser­ bädern, insbesondere nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwässer einer Gruppe von Fließspülwasserbädern (35, 42) in einem zweiten Teilstrom (200) geführt sind, der einer Neutralisationseinrichtung (15), einer Feststoffentfernungsein­ richtung (16, 17, 18, 19, 22, 49) sowie anschließend dieser Bädergruppe wieder zugeführt ist.

12. Oberflächenbehandlungsanlage, insbesondere Eloxal-Anlage, im wesentlichen bestehend aus Behandlungsbädern, Standspülwasserbädern und Fließspülwasser­ bädern, insbesondere nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwässer einer Gruppe von Standspülwasserbädern (33, 34, 27, 41, 43) einem Vorneutralisationsbehälter (14) zuführbar sind, der über eine Leitung mit der Neutra­ lisationseinrichtung (15) verbindbar ist.

13. Oberflächenbehandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zum Chromatieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf des nach dem Chromatieren (47) eingesetzten Standspülwasserbades (48) mit einer Standbehandlungsanlage (13) verbunden ist, die ihrerseits mit Vorratsbehältern für Säure (10), Base (11) und Reduktionsmittel (12) in Verbindung steht, und daß der Ablauf der Standbehandlungsanlage über eine Filterpresse (20) mit der Neutralisa­ tionseinrichtung (15) verbindbar ist.

14. Oberflächenbehandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffentfernungseinrichtung (16, 17, 18, 19, 22, 49) einen Flockungsbehälter (17) aufweist, dem ein Schrägklärer (18), ein Dortmun­ der Brunnen der ein Absetzbecken nachgeschaltet ist, dessen abgeschiedene Fest­ stoffe einer Eindickeinrichtung (49) sowie anschließend einer Filterpresse (19) und deren Flüssigstoffe einem Mikrofilter (22) zuführbar sind.