„nachhaltige technologien 4|2016"

7 6 SCHWERPUNKTTHEMA MEMBRANDESTILLATION den Wasserdampf durch die hydrophobe Membran nach außen entweichen lässt. Diesen besonderen Effekt einer hydrophoben Membran macht man sich auch bei der Membrandestillation in der industriellen Anwendung zunutze. Die treibende Kraft der MD ist in diesem Fall eine Dampfdruckdifferenz zwischen der warmen Feedseite (im konkreten Fall dem belasteten Galvanikabwasser) und der kalten Permeatseite (dem gereinigten Destillat) der Membran. Funktionsprinzip des MD-Verfahrens Quelle: AEE INTEC Feed-Temperaturen von rund 30-80°C ermöglichen die effiziente Bereitstellung des thermischen Ener- giebedarfs durch Abwärme aus anderen Galva- nikprozessen. Auf der Permeatseite der Membran fließt reines bzw. gereinigtes Wasser, welches eine niedrigere Temperatur aufweist als das Feed. Im Vergleich zu konventionellen thermischen Verdamp- fungsverfahren ist der thermische Energiebedarf der Membrandestillation daher deutlich geringer, wobei für die Leistungsfähigkeit der MD nicht das absolute Temperaturniveau, sondern die Temperaturdifferenz zwischen der Feed- und der Permeatseite maßgebend ist. Ein großer Vorteil der Membrandestillation ge- genüber konventionellen Verdampferanlagen besteht zudem darin, dass ausschließlich Kunststoffe einge- setzt werden und keine hochlegierten Stähle für den Korrosionsschutz erforderlich sind. Hierdurch ergibt sich ein erhebliches Potenzial zur Reduzierung der Investitionskosten. Versuchsergebnisse Im Rahmen des Projektes wurde in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner ROTREAT Abwasser GmbH eine MD-Technikumsanlage entwickelt und in Container- bauweise beim Galvanikunternehmen Roto Frank Austria GmbH in Kalsdorf bei Graz installiert. Roto Frank produziert am Standort Kalsdorf hochwertige Beschläge für Fenster und Türen und ist zudem als Zulieferer für die Automobilindustrie tätig. Das Un- ternehmen betreibt zwei eigene Galvaniklinien. Für das Projekt stellte Roto Frank Galvanikflüssigkeiten sowie Laborequipment zur Verfügung. Ausgangspunkt der Aufkonzentrierungsversuche war die Einbindung der Membrandestillation in den Me- talloberflächenbehandlungsprozess selbst. Dabei war es das Ziel herauszufinden, ob es möglich ist, das Spülwasser bis auf die Zielkonzentration des Passivie- rungs-Wirkbades bezüglich der Inhaltsstoffe Chrom (Cr) und Kobalt (Co) aufzukonzentrieren. Des Weiteren galt es die Grenzkonzentrationen für Eisen (Fe) und Zink (Zn) nicht zu überschreiten, da diese Stoffe sonst als Inhibitoren (Hemmstoffe) der Passivierung wirken. Eine zusammenfassende Übersicht über die Verläufe der einzelnen Konzentrationen ist in der Abbildung (Seite 8) ersichtlich. Betrachtet man den Konzentrati- onsverlauf von Chrom zeigt sich, dass das Erreichen der geforderten Zielkonzentration (>1500 mg/l) nach einer abgetrennten Wassermenge im Feed von 230 kg (= ^ 40 % der Ausgangsfeedmenge) erfolgte. Beim Verlauf der Konzentration von Kobalt wird die Zielkon- zentration (>600 mg/l) bei ca. 360 kg Massenverlust des Feed (= ^ 63 % der Ausgangsfeedmenge) erzielt. Die Konzentrationen der Störstoffe Zink und Eisen in der aufkonzentrierten Passivierungsflüssigkeit lie- gen mit 10.064 mg/l für Zink und 3,86 mg/l für Eisen noch deutlich unterhalb der angegebenen Grenz- konzentrationen (Zn<15.000 mg/l und Fe<100 mg/l). Ausgeführt wurden die Versuchsreihen mit speziell entwickelnden Spiralwickelmodulen des Herstellers SolarSpringGmbHausDeutschland.DerParallelbetrieb von mehreren Modulen erlaubt eine flexible Anpassung der Mem- branflächen an den Abwasseran- fall. Im Rahmen der Versuche wur- den bis zu 5 Module zu je 1,44 m² Membranflächeparallelbetrieben. Die gesamte wirksame Membran- fläche ergab somit 7,2 m 2 . Betrachtung der energetischen Integration des MD-Verfahren In der Galvanikhalle von ROTO Frank steht vor allem Abwärme aus der Kälteanlage (45°C), sowie der Druckluft-Kompressionsanla- ge (85°C) kostenlos zur Verfügung. Weitere potentielle Abwärme- quellen sind für eine kostengüns- tige Einbindung räumlich ungüns- tig weit entfernt. Die Nutzung der Abwärme aus der Kälteanlage ist aufgrund der örtlichen Situierung trotz der geringen Abwärmetem- peratur am praktikabelsten. Die tiefe MD-Betriebstemperatur von Permeat (kalt) FEED (warm) Hydrophobe Membran mit Poren Spiralwickel-Membranmodul (Grün) im Versuchseinsatz in der MD-Technikumsanlage Foto: AEE INTEC