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Zero-Liquid-Discharge-Anlage ermöglicht

95-prozentiges Prozesswasser-Recycling

Letzten Herbst hat Alfa Laval in Frechen bei Köln ein neues Service Center für Plattenwärmetauscher eröffnet. Besonderes Augenmerk legte das Unternehmen dabei auf die Nachhaltigkeit des Standorts. Hierzu trägt maßgeblich die selbst entwickelte Wasseraufbereitungsanlage bei, die eine Wiederverwendung von 95 Prozent des anfallenden Prozessabwassers ermöglicht. 

Alfa Laval ist in den Bereichen Energie, Marine sowie Lebensmittel und Wasser tätig. Die Technologien des Unternehmens dienen der Reinigung, Veredelung und Wiederverwendung von Materialien und dem verantwortungsvolleren Umgang mit natürlichen Ressourcen. Der neue, 5.200 Quadratmeter große Standort ist einer der größten für Plattenwärmetauscher weltweit. Der hohe Automatisierungsgrad ermöglicht eine Rekonditionierung der Apparate wie am Fließband. Von der Vorreinigung über die Chemiebadanlage hin zur Waschkabine für kleinere Rahmengestelle wird in nahezu sämtlichen Prozessen Wasser eingesetzt. 

Das Service Center steht somit vor der Herausforderung, das entstehende Abwasser aufzubereiten, um die Grenzwerte für die Ableitung von Gewerbeabwässern einzuhalten, und die Nachhaltigkeit insgesamt zu steigern. Die Lösung lautet Zero Liquid Discharge (ZLD): Das Abwasser wird in sauberes Wasser umgewandelt und kann erneut verwendet werden, anstatt ständig Frischwasser zuzuführen. Im Alfa Laval Service Center Frechen gelangt daher kein einziger Tropfen Prozessabwasser in die Kanalisation, sondern wird über Rohrleitungen zentral in einem Tank in der eigens entwickelten Wasseraufbereitungsanlage gesammelt. Sobald ein bestimmtes Volumen erreicht ist, befördert eine Pumpe das Abwasser in das ZLD-Verdampfersystem. Dort wird es gereinigt und anschließend in einem zweiten Tank zur Wiederverwendung gesammelt. 

Verdampfersystem erzeugt Reinwasser 

Das Herzstück der von Alfa Laval entwickelten Wasseraufbereitungsanlage ist das AlfaFlash Verdampfersystem mit drei gedichteten Plattenwärmetauschern, die speziell für verschmutzte Flüssigkeiten ausgelegt sind. Jeweils ein Wärmetauscher vom Typ M6M wird als Vorwärmer beziehungsweise als Kühler eingesetzt und ein Wärmetauscher T20M als Verdampfer. Der Verdampfer erhitzt das Abwasser, während es unter leichtem Überdruck steht. Anschließend wird das Abwasser in den Abscheidebehälter geleitet, in dem es nun aufgrund eines Druckabfalls verdampfen kann. Der Wasserdampf steigt in den oberen Bereich auf, wird durch einen Brüdenverdichter komprimiert und dann wiederum zum Beheizen des Verdampfers verwendet. Die Mechanische Brüdenverdichtung ermöglicht, das ZLD-System ausschließlich mit Strom zu betreiben; die Installation eines Hilfskessels zur Dampferzeugung ist nicht erforderlich. 

Die vollautomatische Chemiebadanlage zur Reinigung der Plattenwärmetauscher reduziert den Chemikalieneinsatz. Anschließend kann das Prozesswasser wiederaufbereitet werden. Foto: Alfa Laval 

AlfaFlash arbeitet im Zwangsumlauf. Das heißt, eine Umwälzpumpe führt den restlichen, nicht verdampften Flüssigkeitsstrom vom Abscheidebehälter zum Verdampfer zurück. Dieser Kreislauf sowie die spezielle Auslegung der Wärmetauscher bewirken auch bei moderaten Durchflussraten hohe Turbulenzen und Scherraten im Innern der Apparate, was wiederum für einen hohen thermischen Wirkungsgrad und Selbstreinigungseffekt sorgt. In einigen Fällen, in denen sich die Verunreinigungen tatsächlich in der Flüssigkeit ablagern und Salzkristalle bilden, kommt es zu einer zusätzlichen reinigenden „Sandstrahlung“, wenn die Kristalle durch die Umwälzung auf die Platten treffen. 

Teil der von Alfa Laval entwickelten Wasseraufbereitungsanlage sind unter anderem ein gedichteter Plattenwärmetauscher vom Typ T20M (oben) sowie zwei gedichtete Plattenwärmetauscher M6M. Fotos: Alfa Laval 

Lösung für komplexe Abwässer 

Alfa Laval hat sich bei der Entwicklung seiner Wasseraufbereitungsanlage bewusst für die Verdampfertechnologie entschieden, bei der flüchtige Bestandteile wie Wasser von festen, nicht flüchtigen Substanzen abgetrennt werden. Ausschlaggebend war die Zusammensetzung des Abwassers: Diese hängt von der Art der Verschmutzungen auf den Oberflächen der zu reinigenden Wärmetauscherplatten ab und variiert erfahrungsgemäß je nach Einsatz der Wärmetauscher. In Frechen entstehen durch die thermische Separation hauptsächlich Natriumlauge und Phosphorsäure, die wiederum das Salz Natriumphosphat erzeugen. Verdampfung ist ein zuverlässiges, flexibles Verfahren, das sich gut zur Behandlung komplexer Abwässer eignet. Darüber hinaus entfällt der Bedarf an komplizierten, kostenintensiven Vorbehandlungssystemen beispielsweise zur Flokkulation oder Membranvorklärung. So können Anwender den Einsatz von Chemikalien für die Abwasseraufbereitung deutlich senken oder sogar ganz vermeiden und den Reinigungsaufwand auf ein Minimum reduzieren. 

Die von Alfa Laval entwickelte Wasseraufbereitungsanlage recycelt bis zu 95 Prozent des anfallenden Prozesswassers. (© Alfa Laval)

Nachhaltigkeit, Prozessqualität und Wirtschaftlichkeit 

ZLD leistet einen wichtigen Beitrag zu einer erfolgreichen Kreislaufwirtschaft. 95 Prozent des in der Wasseraufbereitungsanlage behandelten Abwassers können in Frechen vor Ort wiederverwendet werden. Der bei der Reinigung entstehende Schlamm hat einen hohen Phosphatanteil, dessen Rückgewinnung ein Fachbetrieb übernehmen kann. Zudem ermöglicht die Alfa Laval Eindampftechnologie die Beteiligung an Verfahren zur Phosphorrückgewinnung. Frischwasser wird im neuen Service Center nur in geringer Menge zum Ausgleich der im Prozess entstehenden Verdunstung benötigt. 

Die professionelle, hochautomatisierte Reinigung von Wärmetauscherplatten führt zu kürzeren Servicezeiten und einer Minimierung ungeplanter Ausfallzeiten bei den Kunden. Auf Verdampfung basierende Wasseraufbereitungsanlagen können in zahlreichen, unterschiedlichen Branchen eingesetzt werden. Dies reicht von Bergbau, Chemie und Petrochemie über Metall- und Elektronikrecycling sowie Batterieherstellung bis zur Lebensmittelindustrie, die in vielen Bereichen wie beispielsweise Molkerei besonders wasserintensiv ist. Steigende Preise für Wasser könnten Verdampfersysteme in Zukunft noch wirtschaftlicher machen. Als Teil seiner globalen Nachhaltigkeitsstrategie hat sich Alfa Laval das Ziel gesetzt, bis 2030 das gesamte anfallende Abwasser zu recyceln. Das Unternehmen plant, 2022 eine weitere, ähnliche Abwasseraufbereitungsanlage in einem neuen Service Center im chinesischen Taicang in Betrieb zu nehmen. 


Jens Pulczynski
Head of Global Service Operations

Alfa Laval

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