Abwasserverwertung und Ressourcengewinnung

Oft wird der in industriellen Tätigkeiten anfallende Abfall als ein Problem betrachtet, das am Ende des Produktionsprozesses zu bewältigen ist. Allerdings kann das, was in einem Prozess als Abfall gilt, in einem anderen als Ressource genutzt werden. Die Implementierung einer Abfallbehandlungs- und Verwertungsanlage bietet zahlreiche Vorteile, sowohl ökologischer als auch wirtschaftlicher Art, darunter:

• Reduzierung der mit der Entsorgung von Restabfällen verbundenen Kosten.
• Geringere Umweltbelastung durch industrielle Aktivitäten.
• Verantwortungsvollerer Umgang mit natürlichen Ressourcen.
• Reduzierte Investitionen in Rohstoffe.
• Einnahmen aus dem Verkauf verwerteter Nebenprodukte.
• Vermeidung von Bußgeldern aufgrund von Verstößen gegen Umweltgesetze.
• Verbesserung des öffentlichen Images des Unternehmens.

Abfallverwertung umfasst eine Reihe von Prozessen, die die Nutzung und Umwandlung von Materialien, die als Abfall oder Müll gelten, in Rohstoffe, Nebenprodukte, Energie oder andere Ressourcen beinhalten. Das Hauptziel der Abfallverwertung ist es, die Menge des auf Deponien oder in Verbrennungsanlagen entsorgten Abfalls zu reduzieren, um so die Umweltbelastung zu minimieren und einen nachhaltigeren Ansatz im Abfallmanagement zu fördern.

Es gibt verschiedene Formen der Abfallverwertung, darunter:

• Recycling: Umfasst das Sammeln, Verarbeiten und Umwandeln von Materialien wie Papier, Karton, Glas, Kunststoff und Metallen in neue Produkte, wodurch der Bedarf an der Gewinnung und Herstellung von neuen Rohstoffen verringert wird.
• Kompostierung: Beinhaltet den kontrollierten Abbau organischer Stoffe, wie Lebensmittelreste und Pflanzenabfälle, zur Herstellung von Kompost, einem natürlichen Bodenverbesserer und Dünger.
• Energieerzeugung: Einige Abfälle, wie organische Abfälle, die nicht für die Kompostierung geeignet sind, können als Energiequelle durch Prozesse wie anaerobe Vergärung zur Erzeugung von Biogas oder kontrollierte Verbrennung zur Stromerzeugung genutzt werden.
• Energieverwertung: Umfasst die Umwandlung von Abfall in Wärme oder Strom durch kontrollierte Verbrennung, was bei der Entsorgung von nicht recycelbarem oder nicht kompostierbarem Abfall nützlich sein kann.
• Wiederverwendung: Beinhaltet die Nutzung von Produkten oder Komponenten aus Abfall in ihrer ursprünglichen oder leicht modifizierten Form, um deren Lebensdauer zu verlängern und den Bedarf an der Herstellung neuer Artikel zu reduzieren.
• Upcycling: Beinhaltet die Umwandlung von Abfall in höherwertige oder qualitativ bessere Produkte, oft unter Einbeziehung eines kreativen und künstlerischen Prozesses.

Die Verwertung von industriellen Abwässern zielt darauf ab, wertvolle Ressourcen aus flüssigen Abwässern zurückzugewinnen, während die Umweltbelastung minimiert und die mit der Abfallbewirtschaftung verbundenen Kosten reduziert werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Verwertung industrieller Abwässer, darunter:

• Wiederverwendung von Wasser durch Wiedereingliederung in den Produktionsprozess oder für andere Zwecke.
• Rückgewinnung von Chemikalien zur Wiederverwendung innerhalb der Industrie oder in anderen Prozessen.
• Rückgewinnung wertvoller Salze, wie Metallsalze, Nährsalze, chemische Salze oder Salze aus Salzwasser. Ihre Wiederverwendung reduziert den Bedarf an Gewinnung und Verarbeitung von Salzen aus natürlichen Quellen.
• Abtrennung von Ölen und Fetten, die in der Industrie für dieselben Zwecke wiederverwendet oder in Sekundärprodukte wie Biodiesel oder Chemikalien umgewandelt werden können.
• Energieerzeugung, hauptsächlich durch anaerobe Vergärung von Abwasser, die Biogas erzeugt, das zur Wärme- und Stromerzeugung genutzt werden kann.
• Herstellung hochwertiger organischer Düngemittel, sofern das Abwasser einen hohen Nährstoffgehalt wie Stickstoff und Phosphor aufweist.
• Rückgewinnung verschiedener Metalle, einschließlich hochwertiger Metalle wie Gold, Silber oder Kupfer.
• Rückgewinnung von Säuren und anderen Materialien aus verschiedenen Arten von erschöpften Bädern, wie Entfettungs- und Phosphatentfettungsbädern, anodischen Oxidationsbädern, Beizbädern mit Salzsäure, Zink und Natronlauge oder Bädern mit anderen sauren Verbindungen. Diese Bäder können zur Badregeneration oder Materialverwertung behandelt werden.
• Recycling organischer Lösungsmittel, einschließlich Terpentin, Aceton, Ethanol und Ethylacetat. Obwohl sie aufgrund ihres hohen Heizwerts energetisch verwertet werden können, ist Recycling eine wirtschaftlichere und umweltfreundlichere Option.
• Nutzung der in einigen Industrieprozessen erzeugten Restwärme, die zur Vorwärmung von Wasser vor dem Eintritt in Behandlungsprozesse verwendet werden kann.

Vakuumverdampfung bietet eine hohe Effizienz bei der Rückgewinnung von Materialien und der Konzentration von Lösungen in Abwässern aus verschiedenen Industrien. In einem Vakuumverdampfer wird Abwasser unter Vakuumbedingungen auf hohe Temperaturen erhitzt, um die Verdampfung von Wasser und die Konzentration der gelösten Stoffe in der Lösung zu erleichtern. Während das Wasser verdampft, werden gelöste Feststoffe und andere Materialien konzentrierter, was deren Rückgewinnung und Verwertung erleichtert.

Die Vakuumverdampfung kann hohe Konzentrationsgrade der gelösten Stoffe in der Lösung erreichen, wodurch die Rückgewinnung und Wiederverwendung wertvoller Produkte im industriellen Prozess oder für kommerzielle Zwecke erleichtert wird. Durch die Konzentration der Abwasserbestandteile wird die Menge des zu behandelnden oder zu entsorgenden Wassers reduziert, was zu erheblichen Einsparungen sowie einer Vereinfachung der Verwaltung und Entsorgung führt.

Andererseits ermöglicht die Vakuumkristallisation eine effiziente Rückgewinnung wertvoller Salze, die im Abwasser vorhanden sind, wie Edelmetallsalze (z. B. Gold, Silber) oder spezifische chemische Salze, die in industriellen Prozessen verwendet werden. Diese zurückgewonnenen Salze können einen erheblichen wirtschaftlichen Wert besitzen und innerhalb der Industrie wiederverwendet oder auf dem Markt verkauft werden.

Die Kristallisation ist ein Verfahren, das Produkte mit hoher Reinheit erzeugt, was insbesondere in der chemischen und pharmazeutischen Industrie wichtig ist, wo Verunreinigungen kritisch sein können. Neben wertvollen Salzen kann die Kristallisation nützliche Nebenprodukte wie gereinigtes Wasser und Sekundärkristalle erzeugen, die zusätzliche Anwendungen oder einen Mehrwert auf dem Markt haben können.

Es gibt verschiedene effiziente Technologien zur Verwertung von Abwasser, und die Wahl einer Technologie hängt von der Zusammensetzung und dem Volumen des Abwassers, den verfügbaren Energiequellen, den Verwertungszielen und den spezifischen Bedingungen der Industrie ab. Es ist üblich, dass Anlagen zur Abwasserverwertung mehrere Behandlungsstufen mit unterschiedlichen Technologien umfassen, wobei Membrantechnologien und Verdampfung typischerweise am Ende des Prozesses zur effektiven Rückgewinnung wertvoller Produkte eingesetzt werden.

Neben Verdampfung und Kristallisation sind hier einige der effizientesten Technologien zur Abwasserverwertung:

• Membransysteme: Umfassen Technologien wie Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose. Diese Technologien ermöglichen die Trennung von Feststoffen, organischen Stoffen und Verunreinigungen im Abwasser, was die Wiederverwendung von Wasser und die Rückgewinnung wertvoller Produkte erleichtern kann.
• Anaerobe Vergärung: Dieser biologische Prozess baut organische Stoffe im Abwasser unter Sauerstoffausschluss ab und erzeugt Biogas (hauptsächlich Methan und Kohlendioxid). Biogas kann als Energiequelle genutzt werden.
• Fortgeschrittene Abwasserbehandlung (AWT): Diese Technologien kombinieren biologische, chemische und physikalische Prozesse, um spezifische Verunreinigungen aus dem Abwasser zu entfernen, wie Nährstoffe und Chemikalien. Beispiele sind Systeme zur Entfernung von Stickstoff und Phosphor.
• Granuläre Medienfiltration: Verwendet Filterbetten, um Partikel und organische Stoffe aus dem Abwasser zu entfernen. Das Filtermedium kann periodisch ausgetauscht werden, und das entfernte Material kann verwertet oder ordnungsgemäß entsorgt werden.
• Elektrokoagulation und Elektrooxidation: Nutzen elektrochemische Reaktionen, um Substanzen aus dem Abwasser auszufällen und zu entfernen. Sie können auch bei der Desinfektion und der Entfernung organischer Verbindungen unterstützen.