Prozesswasser wiederverwenden: So funktioniert die industrielle Kreislaufführung
Wasser wird in industriellen Produktionsprozessen zum Waschen, Spülen, Kühlen oder als Bestandteil eines Prozessmediums eingesetzt. Dabei nimmt es Verunreinigungen auf. Mit einer passenden Aufbereitung lässt sich ein Teil dieses Wassers erneut nutzen, statt ihn vollständig durch Frischwasser zu ersetzen.
Industrielle Kreislaufführung verbindet die Aufbereitung mit der gezielten Rückführung in die Produktion. Entscheidend ist, welche Stoffe entfernt werden müssen und welche Wasserqualität der nächste Prozessschritt benötigt. Je nach Anwendung kommen Filtration, Ultrafiltration, Verdampfung oder kombinierte Verfahren zum Einsatz.
MKR entwickelt Lösungen, um geeignete Prozessmedien länger nutzbar zu halten und Wasser aus industriellen Abwässern zurückzugewinnen.
Was bedeutet industrielle Kreislaufführung?
Bei der industriellen Kreislaufführung wird bereits eingesetztes Wasser gesammelt, aufbereitet und erneut für denselben Produktionszweck verwendet. Die Aufbereitung entfernt oder reduziert störende Inhaltsstoffe so weit, dass das Wasser die Anforderungen des Prozesses erfüllt.
Daneben ist eine Wiederverwendung in einem anderen Prozess möglich. Aufbereitetes Wasser kann beispielsweise für einen weniger anspruchsvollen Reinigungsschritt geeignet sein, obwohl es die Qualitätsanforderungen einer abschließenden Spülung noch nicht erfüllt.
Für die Planung sind zwei Aufgaben zu unterscheiden:
- Prozessmedien länger nutzen: Verunreinigungen werden aus einem geeigneten Wasch- oder Entfettungsmedium entfernt. Das aufbereitete Medium wird zurückgeführt.
- Wasser zurückgewinnen: Wasser wird von belasteten Restströmen getrennt und nach Prüfung seiner Qualität erneut eingesetzt.
Beide Wege können den Frischwasserbedarf und die zu entsorgenden Flüssigkeitsmengen verringern. Welche Lösung passt, hängt vom Medium und vom vorgesehenen Wiedereinsatz ab. Bei der Auslegung Ihrer Anlage stehen wir Ihnen gerne zur Seite:
Wie funktioniert die Kreislaufführung von Prozesswasser?
1. Wasserströme erfassen
Zunächst wird untersucht, wo Wasser eingesetzt wird und welche belasteten Flüssigkeiten entstehen. Relevant sind Mengen, Zusammensetzung, Temperatur und Schwankungen im Produktionsbetrieb. Die getrennte Erfassung unterschiedlicher Ströme kann eine gezieltere Aufbereitung ermöglichen.
2. Anforderungen an die Wiederverwendung festlegen
Der geplante Wiedereinsatz bestimmt die notwendige Qualität. Ein Waschbad stellt andere Anforderungen als ein Spülprozess. Deshalb wird vor der Verfahrensauswahl festgelegt, welche Inhaltsstoffe und Konzentrationen im aufbereiteten Wasser zulässig sind.
3. Passende Aufbereitung auswählen
Abhängig von der Belastung werden beispielsweise Partikel entfernt, Öle abgetrennt oder Wasser durch Verdampfung zurückgewonnen. Bei komplexen Medien kann eine Kombination mehrerer Aufbereitungsstufen erforderlich sein.
4. Qualität prüfen und Wasser zurückführen
Das Behandlungsergebnis wird mit den Anforderungen des Prozesses verglichen. Geeignetes Wasser beziehungsweise aufbereitetes Prozessmedium wird in den vorgesehenen Produktionsschritt zurückgeführt. Falls erforderlich, wird eine zusätzliche Nachbehandlung eingeplant.
5. Kreislauf überwachen
Auch im laufenden Betrieb muss die Qualität stimmen. Überwachung, Wartung und eine geregelte Ausschleusung belasteter Restströme helfen, die Kreislaufführung dauerhaft stabil zu betreiben.
Welche Verfahren ermöglichen die Wiederverwendung von Prozesswasser?
Die passende Technologie richtet sich nach den enthaltenen Stoffen und dem gewünschten Behandlungsergebnis. Nicht jedes Medium benötigt eine thermische Aufbereitung. Umgekehrt kann ein Filter nicht jede gelöste Belastung entfernen.
|
Verfahren |
Typische Aufgabe |
Bedeutung für die Wiederverwendung |
|---|---|---|
| Mechanische Filtration | Abtrennung von Partikeln, Spänen und Feststoffen | Kann Prozessmedien länger nutzbar halten oder nachfolgende Aufbereitungsstufen entlasten |
| Fremdölabscheidung | Entfernung geeigneter, frei aufschwimmender Öle | Unterstützt die Pflege geeigneter Waschmedien und Kühlschmierstoffe |
| Ultrafiltration | Abtrennung geeigneter feiner Partikel, Öltröpfchen und Emulsionen | Kann die Kreislaufpflege von Wasch- und Entfettungsbädern ermöglichen |
| Verdampfung | Thermische Trennung in Destillat und Konzentrat | Gewinnt Wasser zurück und reduziert das verbleibende Flüssigkeitsvolumen |
| Kombinierte Aufbereitung | Verbindung passender Vor-, Haupt- und Nachbehandlung | Stimmt die Wasserqualität auf den vorgesehenen Wiedereinsatz ab |
Die Auswahl sollte immer den gesamten Prozess berücksichtigen. Neben der erreichbaren Qualität zählen Energiebedarf, Wartung, Reststoffe und die Einbindung in die Produktion.
Ultrafiltration: Waschmedien im Kreislauf pflegen
In der industriellen Teilereinigung gelangen unter anderem Öle, Fette und Partikel in Wasch- und Entfettungsbäder. Diese Verunreinigungen können die Reinigungsleistung beeinträchtigen und häufigere Badwechsel erforderlich machen.
Ultrafiltration trennt Verunreinigungen mithilfe einer Membran ab. Die durch die Membran tretende Flüssigkeit heißt Permeat. Bei geeigneter Zusammensetzung kann dieses gereinigte Waschmedium wieder in den Prozess zurückgeführt werden.
MKR setzt hierfür keramische Membrantechnik ein. Ob ein Medium für diese Behandlung geeignet ist, hängt unter anderem von seiner Zusammensetzung, der Membran und den Betriebsbedingungen ab. Dabei wird auch geprüft, welche waschaktiven Bestandteile im aufbereiteten Medium erhalten bleiben.
Wichtig: Ultrafiltration entfernt gelöste Salze und kleine gelöste Moleküle grundsätzlich nicht zuverlässig. Ist deren Abtrennung erforderlich, muss das Aufbereitungskonzept weitere geeignete Verfahren berücksichtigen.
Verdampfung: Wasser aus industriellen Abwässern zurückgewinnen
Wenn Wasser von gelösten, nichtflüchtigen Inhaltsstoffen getrennt oder ein belasteter Reststrom aufkonzentriert werden soll, kann Verdampfung geeignet sein.
Dabei verdampft Wasser und wird anschließend durch Kondensation als Destillat zurückgewonnen. Die zurückgehaltenen Inhaltsstoffe sammeln sich im Konzentrat. Dieses muss weiterbehandelt, verwertet oder entsorgt werden.
MKR setzt auf atmosphärische Verdampfer mit mechanischer Brüdenkompression. Der entstehende Wasserdampf wird verdichtet, damit seine Wärme erneut für den Verdampfungsprozess genutzt werden kann. Diese Wärmerückgewinnung reduziert den externen Energiebedarf gegenüber einer Verdampfung ohne entsprechende Energierückführung.
Ob das Destillat direkt wieder eingesetzt werden kann oder eine Nachbehandlung benötigt, wird anhand der Wasserqualität und der Prozessanforderungen geprüft. Verdampfung bedeutet daher nicht automatisch, dass das zurückgewonnene Wasser für jede Anwendung geeignet ist.
Welche Qualität muss aufbereitetes Prozesswasser haben?
Die notwendige Wasserqualität ergibt sich aus dem geplanten Einsatz. Optisch klares Wasser ist dafür allein kein ausreichender Nachweis: Auch unsichtbare gelöste Stoffe können einen Produktionsprozess beeinflussen.
Je nach Anwendung werden beispielsweise folgende Eigenschaften betrachtet:
- Partikel und Trübung: Welche Feststoffe dürfen im Wasser verbleiben?
- Öle und organische Belastung: Welche Rückstände könnten Reinigung oder Produktqualität beeinträchtigen?
- Salzgehalt und Leitfähigkeit: Welche Konzentrationen sind im Prozess akzeptabel?
- pH-Wert und Temperatur: Passt das Wasser zu Werkstoffen, Chemikalien und Betriebsbedingungen?
- Mikrobiologische Qualität: Sind besondere Hygieneanforderungen zu berücksichtigen?
Die Prüfung muss die tatsächlichen Produktionsbedingungen abbilden. Dazu gehören wechselnde Belastungen ebenso wie die Lagerung und Rückführung des aufbereiteten Wassers.
Für empfindliche Anwendungen kann eine zusätzliche Behandlung erforderlich sein. Deshalb wird zuerst die Zielqualität definiert und anschließend die passende Verfahrenstechnik ausgewählt.
Beispiel: Waschbadpflege und Wasserrückgewinnung in der Teilereinigung
Ein Betrieb reinigt Metallteile in einer wässrigen Waschanlage. Während der Produktion gelangen Öle und Partikel in das Waschbad. Ohne geeignete Pflege muss das Medium regelmäßig ersetzt werden.
Ein mögliches Aufbereitungskonzept verbindet zwei Aufgaben: Eine passende Vorbehandlung und Ultrafiltration entfernen geeignete Verunreinigungen aus dem laufend genutzten Waschmedium. Das aufbereitete Medium wird in die Waschanlage zurückgeführt.
Verbleibende Badwechsel- oder andere geeignete Abwasserströme können anschließend einer Verdampferanlage zugeführt werden. Das zurückgewonnene Destillat lässt sich nach Prüfung seiner Qualität beispielsweise für den Ansatz eines neuen Waschbades oder einen geeigneten Spülschritt verwenden.
So kann die Badpflege mit der Rückgewinnung von Wasser verbunden werden. Ob diese Kombination sinnvoll ist, wird anhand des Reinigungsmediums, der Belastung und der geforderten Prozessqualität entschieden.
Warum braucht auch ein Wasserkreislauf Frischwasser und Reststoffmanagement?
In der Praxis wird ein Wasserkreislauf häufig nur teilweise geschlossen. Wasser kann beispielsweise durch Verdunstung, Anhaftung an Bauteilen oder mit ausgeschleusten Reststoffen verloren gehen. Diese Mengen müssen ersetzt werden.
Außerdem können sich Stoffe anreichern, die von der eingesetzten Aufbereitung nicht ausreichend entfernt werden. Ein dauerhaft funktionierendes Konzept benötigt deshalb eine geregelte Stoffausschleusung und eine passende Ergänzung mit Frischwasser.
Dabei bleiben je nach Verfahren Filterrückstände, ölhaltige Reststoffe, Membrankonzentrate oder Verdampferkonzentrate zurück. Ihre Behandlung gehört zur Planung des Kreislaufs.
Wasserwiederverwendung bedeutet deshalb nicht automatisch Zero Liquid Discharge. Ein ZLD-Konzept betrachtet zusätzlich, wie verbleibende flüssige Restströme weiterbehandelt werden, um eine flüssige Abgabe zu vermeiden.
Wann lohnt sich die Wiederverwendung von Prozesswasser?
Die Wirtschaftlichkeit ergibt sich aus dem Vergleich des bisherigen Betriebs mit dem geplanten Aufbereitungskonzept. Einsparungen beim Wasserbezug und bei der Entsorgung werden den Investitions- und Betriebskosten gegenübergestellt.
Besonders relevant sind:
- Frischwasserbedarf und Kosten der Wasserbereitstellung.
- Menge und Kosten der bisher entsorgten Flüssigkeiten.
- Häufigkeit von Badwechseln und Aufwand für neue Prozessmedien.
- Energiebedarf der Aufbereitung.
- Wartung, Reinigung, Verbrauchsmaterialien und Personalaufwand.
- Behandlung und Entsorgung verbleibender Reststoffe.
- Aufwand für die Integration in die bestehende Produktion.
Die höchste Rückgewinnungsquote ist nicht automatisch die wirtschaftlichste Lösung. Entscheidend ist, welche nutzbare Wasserqualität mit welchem Gesamtaufwand erreicht wird.
Eine fundierte Bewertung berücksichtigt daher sowohl die technische Eignung als auch die tatsächlichen Kosten und Betriebsbedingungen.
Wie lässt sich die Kreislaufführung in Ihrem Betrieb umsetzen?
MKR betrachtet Ihre Wasserströme, die enthaltenen Belastungen und den vorgesehenen Wiedereinsatz. Auf dieser Grundlage prüfen wir, welche Aufbereitung zu Ihrem Prozess passt und ob Versuche mit Ihrem Medium erforderlich sind.
Für eine erste Einschätzung helfen folgende Angaben:
- Herkunft und Zusammensetzung des Prozesswassers.
- Anfallende Mengen und Schwankungen.
- Vorhandene Analysen oder Informationen zu eingesetzten Chemikalien.
- Bisherige Behandlung und Entsorgung.
- Gewünschter Einsatz des aufbereiteten Wassers.
- Anforderungen an die Wasserqualität.
Prüfen Sie das Wiederverwendungspotenzial Ihres Prozesswassers
Sie möchten Frischwasserbedarf reduzieren, Waschmedien länger nutzen oder Wasser aus industriellen Abwässern zurückgewinnen? Sprechen Sie mit MKR über Ihren Prozess. Gemeinsam klären wir, welche technische Lösung und welche nächsten Schritte sinnvoll sind.
Häufige Fragen zur Wiederverwendung von Prozesswasser
Kann jedes industrielle Prozesswasser wiederverwendet werden?
Das lässt sich nicht pauschal beantworten. Entscheidend sind die enthaltenen Stoffe, die erreichbare Aufbereitungsqualität und die Anforderungen des vorgesehenen Einsatzes. Manche Wasserströme eignen sich für eine Rückführung, andere benötigen weitere Behandlung oder müssen ausgeschleust werden.
Muss wiederverwendetes Prozesswasser Trinkwasserqualität haben?
Nicht grundsätzlich. Maßgeblich sind die Anforderungen des jeweiligen Produktionsprozesses. Für besondere Anwendungen können allerdings zusätzliche Qualitäts- und Hygieneanforderungen gelten.
Reicht Ultrafiltration aus, um Prozesswasser wiederzuverwenden?
Bei geeigneten Wasch- und Entfettungsmedien kann Ultrafiltration eine Kreislaufpflege ermöglichen. Für die zuverlässige Entfernung gelöster Salze reicht sie grundsätzlich nicht aus. Ob zusätzliche Verfahren nötig sind, hängt von der geforderten Qualität ab.
Kann Destillat aus einem Verdampfer direkt zurückgeführt werden?
Das ist möglich, wenn das Destillat die Anforderungen des vorgesehenen Prozesses erfüllt. Die Qualität muss geprüft werden. Bei Bedarf wird eine Nachbehandlung vorgesehen.
Wie viel Frischwasser kann ein Betrieb einsparen?
Die Einsparung hängt von den Wasserströmen, der tatsächlich wiederverwendbaren Menge und dem Bedarf der Produktion ab. Maßgeblich ist die betriebliche Wasserbilanz. Eine allgemeine Prozentangabe wäre ohne diese Daten nicht belastbar.
Ist industrielle Kreislaufführung dasselbe wie Zero Liquid Discharge?
Nein. Kreislaufführung kann auch eine teilweise Wiederverwendung mit verbleibenden Restströmen bedeuten. ZLD zielt zusätzlich darauf ab, durch die Behandlung dieser Restströme eine flüssige Abgabe zu vermeiden.