Sauberes Wasser: Lösungen für die metallverarbeitende und ...
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In der Regel gelingt es, durch die Fällung und die anschließende Feststoffabtrennung über 99 % der Schadstoffe aus dem Wasser zu eliminieren. Bei einer Anfangskonzentration von 1000 mg/L und 99 % Abscheidung liegt man aber hinsichtlich der Restkonzentration immer noch bei 10 mg/L, was bei den meisten Schwermetallen einer deutlichen Überschreitung des Grenzwertes gleichkommt. Um sicherzustellen, dass das abgeleitete Abwasser die Einleitbedingungen einhält, lässt sich nun in geeigneter Weise ein Ionenaustauscher nachschalten, welcher durch Feinreinigung die Konzentrationen der Schadstoffe weiter reduziert. Somit gelingt es, in der Kombination aus Hochlaststufe und Feinreinigungsstufe eine Gesamt- Eliminierung von mehr als 99,9 % herbeizuführen. Das Regenerat des Ionenaustauschers wird in der Regel in den Fällbehälter zurückgeführt und dort dem Hauptabwasserstrom zugemischt. Damit braucht das Regenerat keine Sonderbehandlung, es resultiert nur ein Auslass für die Schwermetalle, nämlich die Filterpresse. Der schwermetallhaltige Schlamm wird dann entweder auf einer Deponie entsorgt, oder er wird bei der Metallgewinnung, zum Beispiel in einer Kupferhütte, als Rohstoff eingesetzt. Die hier beschriebene Anwendung behandelt in erster Linie die Entfernung von Schwermetallionen wie Kupfer, Nickel, Chrom, Cobalt etc. für den Fall, dass sie als Kationen vorliegen. Das ist das klassische Einsatzgebiet für einen Chelationenaustauscher wie zum Beispiel Lewatit ® MonoPlus TP 207. Die meisten in der Praxis existierenden Anlagen arbeiten nach diesem Prinzip. In Abwässern der metallverarbeitenden Industrie kommen gelegentlich aber auch noch andere Schadstoffe vor, welche von Lewatit ® MonoPlus TP 207 nicht aufgenommen werden können. Jedoch gibt es für diese Fälle Ionenaustauscher, die hier eine selektive Bindung herbeiführen: Wertvolle Metalle wie Gold, Silber, Platin, Palladium, Rhodium, Iridium etc. können bei Vorliegen als anionische Komplexe mit Lewatit ® K 6362 oder mit Lewatit ® MonoPlus TP 214 gebunden werden. Quecksilber wird zuverlässig mit Lewatit ® TP 214 entfernt. Anionisch vorliegendes Chromat, Molybdat und Wolframat wird am besten aus schwach saurer bis saurer Lösung an Lewatit ® MonoPlus MP 62 WS oder Lewatit ® K 6362 gebunden. Für die Entfernung von freiem Cyanid, Arsenat oder Antimonat wirkt Lewatit ® FO 36 selektiv. Schwermetall > 1000 ppm Schwermetall < 10 ppm Schwermetall < 0,1 ppm Schwermetall- Abwasser Fällmittel (CaO, NaOH) Regeneriermittel (HCl) Konditioniermittel (NaOH) Spülwasser Fällreaktor Schlussaustauscher Filterpresse pH- Stellung Gereinigtes Abwasser Schwermetall-Hydroxide Schlamm Deponie Regeneratstrom Abbildung 5.2.: Zusammenspiel von Schlussaustauscher und vorgeschalteter Fällanlage. Während die Schwermetallfällung es in der Regel schafft, bis auf Restkonzentrationen von weniger als 10 ppm zu reduzieren, erzielt der Ionenaustauscher eine weitere Reduzierung bis auf mehr als 0,1 ppm. Das sind bei Ausgangskonzentrationen von mehr als 1.000 ppm zusammen mehr als 99,9 % Abscheidegrad. 20
Perfluorierte Tenside (zum Beispiel PFOS) lassen sich mit schwach oder stark basischen Harzen wie Lewatit ® MP 62 oder Lewatit ® K 6362 bis in den ppb-Bereich reduzieren. Bor wird mit Lewatit ® MK 51 selektiv abgeschieden, und Fluorid bindet selektiv an mit aluminiumbeladenem Lewatit ® MonoPlus TP 260. Liegen mehrere Verunreinigungen gleichzeitig im Abwasser vor und können nicht alle von einem einzigen Typ Selektivaustauscher gebunden werden, so empfiehlt es sich, mehrere geeignete Harzfilter miteinander zu kombinieren. Die Vorteile des Einsatzes von Ionenaustauschern in der Position der Schlussaustauscher lassen sich wie folgt zusammenfassen: Sehr niedrige Restkonzentrationen und dadurch Gewährleistung der Einhaltung von Grenzwerten durch Mehrstufeneffekt in der Filterkolonne Selektivität ermöglicht die gezielte Aufnahme von Spurenverunreinigungen, wobei unschädliche Komponenten wie Calcium, Magnesium, Chlorid etc. im Abwasser verbleiben Verzicht auf teure und umweltschädliche organosulfidische Fällmittel Relative Toleranz gegenüber suspendierten Feststoffen sowie Gips und Kalksteinausfällungen Rückgewinnung von Wertstoffen Produkte für den Einsatz als Schlussaustauscher Abscheidung kationischer Schwermetalle wie Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Cr 3+ , Ni 2+ … Abscheidung von Quecksilber und Edel-Metallen (Au, Ag, Pd ...) Abscheidung von Edelmetall- Cyanid-Komplexen ([Au(CN) 2 ] - , [Ag(CN) 2 ] - …) Abscheidung anionischer Schwermetalle (CrO 2- 4 , MoO 2- 4 …) Abscheidung von PFT (PFOS …) Abscheidung As, Sb, CN- … Abscheidung Bor (B(OH) 3 ) Abscheidung Fluorid (F-) Lewatit ® MonoPlus TP 207 Lewatit ® MonoPlus TP 214 Lewatit ® MP 62 WS / Lewatit ® K 6362 Lewatit ® MP 62 WS / Lewatit ® K 6362 Lewatit ® K 6362 Lewatit ® FO 36 Lewatit ® MK 51 Lewatit ® TP 260 (Al-Form) Tabelle 5.1. Geeignete Lewatit ® -Produkte für den Einsatz als Schlussaustauscher. 21
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In der Regel gelingt es, durch <strong>die</strong> Fällung<br />
<strong>und</strong> <strong>die</strong> anschließende Feststoffabtrennung über<br />
99 % der Schadstoffe aus dem <strong>Wasser</strong> zu<br />
eliminieren. Bei einer Anfangskonzentration von<br />
1000 mg/L <strong>und</strong> 99 % Abscheidung liegt man aber<br />
hinsichtlich der Restkonzentration immer noch bei<br />
10 mg/L, was bei den meisten Schwermetallen einer<br />
deutlichen Überschreitung des Grenzwertes<br />
gleichkommt.<br />
Um sicherzustellen, dass das abgeleitete<br />
Abwasser <strong>die</strong> Einleitbedingungen einhält, lässt sich<br />
nun in geeigneter Weise ein Ionenaustauscher<br />
nachschalten, welcher durch Feinreinigung <strong>die</strong><br />
Konzentrationen der Schadstoffe weiter reduziert.<br />
Somit gelingt es, in der Kombination aus<br />
Hochlaststufe <strong>und</strong> Feinreinigungsstufe eine Gesamt-<br />
Eliminierung von mehr als 99,9 % herbeizuführen.<br />
Das Regenerat des Ionenaustauschers wird<br />
in der Regel in den Fällbehälter zurückgeführt <strong>und</strong><br />
dort dem Hauptabwasserstrom zugemischt. Damit<br />
braucht das Regenerat keine Sonderbehandlung, es<br />
resultiert nur ein Auslass <strong>für</strong> <strong>die</strong> Schwermetalle,<br />
nämlich <strong>die</strong> Filterpresse.<br />
Der schwermetallhaltige Schlamm wird dann<br />
entweder auf einer Deponie entsorgt, oder er wird<br />
bei der Metallgewinnung, zum Beispiel in einer<br />
Kupferhütte, als Rohstoff eingesetzt.<br />
Die hier beschriebene Anwendung behandelt<br />
in erster Linie <strong>die</strong> Entfernung von Schwermetallionen<br />
wie Kupfer, Nickel, Chrom, Cobalt etc. <strong>für</strong> den Fall,<br />
dass sie als Kationen vorliegen. Das ist das<br />
klassische Einsatzgebiet <strong>für</strong> einen Chelationenaustauscher<br />
wie zum Beispiel Lewatit ® MonoPlus TP<br />
207. Die meisten in der Praxis existierenden<br />
Anlagen arbeiten nach <strong>die</strong>sem Prinzip.<br />
In Abwässern der <strong>metallverarbeitende</strong>n<br />
Industrie kommen gelegentlich aber auch noch<br />
andere Schadstoffe vor, welche von Lewatit ®<br />
MonoPlus TP 207 nicht aufgenommen werden<br />
können. Jedoch gibt es <strong>für</strong> <strong>die</strong>se Fälle<br />
Ionenaustauscher, <strong>die</strong> hier eine selektive Bindung<br />
herbeiführen:<br />
Wertvolle Metalle wie Gold, Silber, Platin,<br />
Palladium, Rhodium, Iridium etc. können bei<br />
Vorliegen als anionische Komplexe mit Lewatit ® K<br />
6362 oder mit Lewatit ® MonoPlus TP 214 geb<strong>und</strong>en<br />
werden.<br />
Quecksilber wird zuverlässig mit Lewatit ® TP 214<br />
entfernt.<br />
Anionisch vorliegendes Chromat, Molybdat<br />
<strong>und</strong> Wolframat wird am besten aus schwach saurer<br />
bis saurer Lösung an Lewatit ® MonoPlus MP 62 WS<br />
oder Lewatit ® K 6362 geb<strong>und</strong>en.<br />
Für <strong>die</strong> Entfernung von freiem Cyanid,<br />
Arsenat oder Antimonat wirkt Lewatit ® FO 36<br />
selektiv.<br />
Schwermetall<br />
> 1000 ppm<br />
Schwermetall<br />
< 10 ppm<br />
Schwermetall<br />
< 0,1 ppm<br />
Schwermetall-<br />
Abwasser<br />
Fällmittel<br />
(CaO, NaOH)<br />
Regeneriermittel (HCl)<br />
Konditioniermittel (NaOH)<br />
Spülwasser<br />
Fällreaktor<br />
Schlussaustauscher<br />
Filterpresse<br />
pH-<br />
Stellung<br />
Gereinigtes<br />
Abwasser<br />
Schwermetall-Hydroxide<br />
Schlamm<br />
Deponie<br />
Regeneratstrom<br />
Abbildung 5.2.: Zusammenspiel von Schlussaustauscher <strong>und</strong> vorgeschalteter Fällanlage.<br />
Während <strong>die</strong> Schwermetallfällung es in der Regel schafft, bis auf Restkonzentrationen von weniger<br />
als 10 ppm zu reduzieren, erzielt der Ionenaustauscher eine weitere Reduzierung bis auf mehr als<br />
0,1 ppm. Das sind bei Ausgangskonzentrationen von mehr als 1.000 ppm zusammen mehr als<br />
99,9 % Abscheidegrad.<br />
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