GALVANO-MD - Membrandestillation zur energieeffizienten Behandlung (Aufkonzentrierung) von Galvanikflüssigkeiten

In der Galvanotechnik erfolgt nach dem Galvanisieren oder Beizen eine Spülung des Werkstückes entweder über einem eigenen Becken oder direkt über dem Aktivbad (Galvanikbad oder Beizbad). Dadurch besteht die Notwendigkeit, entweder die Galbvanikflüssigkeit des Aktivbeckens (Beizbecken, Galvanikbecken) aufzukonzentrieren oder das Spülwasser so zu behandeln, dass einerseits Galvanikflüssigkeit rückgewonnen und andererseits das gereinigte Spülwasser ebenfalls wieder verwendet werden kann. Derzeit eingesetzte konventionelle Trennverfahren zur Abscheidung von Wasser sind thermische Eindampfung oder Membrantrennverfahren. Diese konventionellen Trennverfahren weisen jedoch meist einen relativ hohen thermischen und/oder elektrischen Energieverbrauch auf.

Die Membrandestillation bietet eine energieeffiziente Alternative mit geringerem thermischen als auch elektrischen Energieverbrauch auf niedrigem Temperaturniveau und ermöglicht darüber hinaus die Nutzung von Abwärme oder Solarthermie. Die Membrandestillation hat sich bei der Trinkwassererzeugung aus Meer- bzw. Grundwasser und bei der Abwasserbehandlung bereits als energieeffizientes Verfahren bewährt. Für die Anwendung in der Galvanikindustrie gibt es derzeit allerdings wenige Publikationen und es besteht noch Forschungs- und Entwicklungsbedarf hinsichtlich geeigneter Membran- und Betriebsparameter.

Ziel des Projektes ist es, den Energieverbrauch durch den Einsatz der Membrandestillation für die Aufbereitung von Galvanik- bzw. Beizbecken zu senken sowie aufgrund der geringen Prozesstemperaturen die Nutzung von vorhandener Abwärme und die Integration von Solarthermie zu ermöglichen. In einem ersten Schritt wird anhand von Laborversuchen und der Durchführung von Simulationen ein an die Eigenschaften der Galvanikflüssigkeiten angepasstes Membrandestillations-Modul entwickelt und gebaut, das in weiterer Folge in einer Technikumsanlage eingesetzt und getestet wird. Durch die Versuche und die Auswertung der Ergebnisse können optimale Betriebsparameter (Strömungsgeschwindigkeiten, Feed- und Permeattemperaturen) im Sinne einer Maximierung der transmembranen Durchflussrate, einer Minimierung des Energiebedarfes und einer Analyse des Foulingverhaltens ermittelt werden.

Die Bestimmung des Verhaltens des Membrandestillations-Verfahrens unter realen Betriebsbedingungen wird durch die Installation und den Betrieb der Technikumsanlage direkt in einem Galvanikbetrieb ermöglicht. Hierbei kann auch das Langzeitverhalten der Membrandestillation bei der Aufkonzentrierung von Galvanikflüssigkeiten umfassend betrachtet werden. Im Rahmen des Projektes wird ein Konzept für die Integration der Membrandestillations-Anlage in den Galvanikbetrieb erarbeitet und die Potentiale für die Nutzung von Abwärme und Solarthermie dargestellt. Ein wesentlicher Punkt ist auch die Berechnung der Wirtschaftlichkeit des neuen Verfahrens.

Das Ergebnis des Projektes wird eine optimierte Membrandestillations-Technikumsanlage zur Aufkonzentrierung von Galvanikflüssigkeiten mit genauen Kenntnissen über Prozessparameter wie Durchfluss, Temperaturen, Energieverbrauch etc. sein. Darauf aufbauend wird ein Scale-up für größere Anlagen mit optimiertem Membranmodul und optimalen Betriebsparametern erfolgen, welches für die Industrie wirtschaftlich anwendbar ist und die Einbindung von Abwärme oder Solarthermie als Wärmequellen ermöglicht.

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Die Projektpartner AEE INTEC und ROTREAT Abwasser GmbH wurden am 3. Oktober 2016 für die Innovation mit dem ACR-Kooperationspreis 2016 ausgezeichnet. Der Preis wurde im Rahmen der ACR Enquete von Vizekanzler Dr. Reinhold Mitterlehner überreicht.

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Projektleitung:
DI Christian Platzer