Kristallisatoren sind eine der Haupttechnologien zur Erreichung einer Null-Ablass in einem industriellen Abwasserbehandlungsprozess. Das bedeutet, dass der Behandlungs- oder Reinigungsprozess keine flüssigen Abläufe erzeugt und typischerweise zu hochwertigem Wasser führt, das in Fabrikprozessen wiederverwendet werden kann, sowie zu einem festen Abfall, der üblicherweise für den internen/externen Verkauf oder als Brennstoff zurückgewonnen wird. Wenn eine Wiederverwendung aufgrund fehlenden Werts nicht möglich ist, kann er auf kontrollierten Deponien entsorgt werden.
Einige der Prozesse, die besonders zur Erreichung der Null-Ablass beitragen, sind Kristallisation, thermische Trocknung und Flüssigkeitsstabilisierung.
Um diese Ergebnisse zu erzielen, ist in der Regel eine vorherige Konzentrationsstufe mit hocheffizienten Vakuumverdampfern erforderlich, um konzentrierte Abwässer zu erhalten, die anschließend mit einer der genannten Techniken minimiert werden.
Kristallisatoren
Die Kristallisation ist ein Trennverfahren, bei dem der Übergang eines gelösten Stoffes von der flüssigen Phase in eine kristalline Feststoffphase durch Variation der Temperatur oder der Zusammensetzung der Lösung erfolgt.
Der industrielle Kristallisationsprozess basiert im Wesentlichen darauf, vorübergehend eine übersättigte Lösung im Verhältnis zum Gleichgewicht zu erhalten; dies ist die eigentliche treibende Kraft des Prozesses. Übersättigung kann durch Rekonzentration des gelösten Stoffes durch Lösungsmittelverdampfung, Abkühlung der Lösung oder die Zugabe eines anderen chemischen Produkts zur Verringerung der Löslichkeit des ursprünglichen gelösten Stoffes oder sogar durch eine Kombination dieser drei Prozesse erreicht werden.
Im Kristallisationsprozess gibt es eine Reihe von Faktoren, die neben der Übersättigung die Kinetik der Kristallbildung und somit deren Größe bestimmen. Diese Faktoren sind Temperatur, Rühren und Zeit; durch Beeinflussung dieser Faktoren können sehr feine oder grobe Kristalle erhalten werden.
Verdampfungskristallisatoren arbeiten unter Vakuum, wodurch Wasser bei viel niedrigeren Temperaturen (35-80ºC) verdampfen kann. Das Wasser kondensiert und kann als destilliertes Wasser verwendet werden.
Die spezielle Ausführung des Verdampferbehälters mit einem Mantelheizsystem, durch das das Heizmedium (Dampf, Warmwasser, Thermofluid) zirkuliert, ermöglicht hohe Konzentrationen in der Kammer mit Anwesenheit von Feststoffen, ohne dass dies Probleme für den Prozess verursacht.
Am Ausgang des Kristallisators ist in der Regel ein finales Entwässerungssystem für die Salze erforderlich, wobei die effizientesten sind:
- Zentrifuge: Dieses Gerät ermöglicht die Chargenentwässerung großer Mengen von Kristallen aller Salzarten.
- Entwässerungsfilter: Die Charge Mutterlauge und Salze wird auf eine Matte entladen, die die Flüssigkeit zurück zum Kopf des Verdampfungskristallisators ableitet, während die Salze zurückgehalten und am Ende des Weges durch einen Schaber getrennt werden, der sie in einen Behälter entlädt.
- Entwässerungsbehälter: Folgt dem gleichen Verfahren wie der vorherige, aber seine größeren Abmessungen erlauben die Behandlung größerer Mengen kristallisierter Salze.
- Rotationszylinder: mit einem Kühlmantel am Außenmantel und einem Schaber, der die an der Innenfläche abgelagerten Kristalle entfernt. Die zu kristallisierende Flüssigkeit stammt aus einer Konzentrationsstufe durch Verdampfung und ist daher heiß. Das Kühlmedium kann Wasser aus einem Kühlkreislauf mit einem Verdunstungsturm oder ein Kältemittel sein, das mit industriellen Kühlgeräten auf sehr niedrige Temperaturen gehalten wird.
- Absetzreaktor: ein Verfahren, das eine vorherige Verdampfung zur Konzentration des gelösten Stoffes, jedoch im Gleichgewichtsbereich, verwendet; durch Dosierung eines speziell für jeden Fall untersuchten chemischen Produkts, das ein anderes Salz, ein anderes Lösungsmittel, ein Polymer usw. sein kann, wird ein Ungleichgewicht in der ursprünglichen Lösung erzeugt, das zur Ausfällung von Kristallen führt, die aus dem Reaktionstank durch ein dafür vorgesehenes Gerät entnommen werden. Dieses Verfahren ermöglicht eine fraktionierte Kristallisation und die separate Gewinnung verschiedener Kristalle von hochpreisigen Substanzen.
Die Vakuumverdampfungs- und Kristallisationsprozesse müssen für jeden Fall speziell untersucht werden. Condorchem Envitech verfügt über umfangreiche Erfahrung im Design, der Herstellung und Installation dieser Anlagen für eine Vielzahl unterschiedlicher industrieller Prozesse.
Thermische Trocknung (Sprüh-Trocknung)
Die thermische Trocknung besteht darin, eine Lösung, die reich an gelösten Feststoffen und niemals in Suspension ist, in eine Kammer zu sprühen, die durch Verbrennungsgase eines Brenners oder heiße Luft (180 bis 400 ºC) warm gehalten wird. Beim Kontakt mit der Temperatur verdampft das Lösungsmittel sofort und der Feststoff scheidet sich am Boden der Kammer ab. Ein Venturi-System ermöglicht die Entnahme des getrockneten Feststoffs, der vom kalten Wasserdampf und den Verbrennungsgasen (ca. 100ºC) getrennt wird, die nach außen abgegeben werden. Ein Filter-/Waschprozess dieser Gase gewährleistet die Einhaltung der Emissionsgrenzwerte in die Atmosphäre.
Da es sich um einen energieintensiven Prozess handelt (kW/Liter verdampft), ist es vorzuziehen, ihn nach einem Verdampfungsprozess zur Rekonzentration des gelösten Stoffes und zur Reduzierung des zu verdampfenden Wasservolumens einzusetzen. Der erhaltene Feststoff kann, wenn möglich, wiederverwendet oder auf einer kontrollierten Deponie entsorgt werden.
Stabilisierung / Inertisierung
Die Flüssigkeitsstabilisierung wird dringend empfohlen, wenn die Entsorgung flüssiger Abfälle sehr kostspielig oder unmöglich ist und wenn Kristallisation oder thermische Trocknung aus technischen oder Investitionsgründen nicht angewendet werden können.
Sie besteht darin, den flüssigen oder pastösen Abfall, der zuvor durch Verdampfung konzentriert wurde, mit einem kostengünstigen inerten Material zu mischen. Typischerweise werden hierfür Tone, Branntkalk, gelöschter Kalk, Zement usw. verwendet, obwohl auch einige entwässernde Polymere wie Bentonit, Sepiolith usw. häufig eingesetzt werden. In einigen Fällen kann auch ein anderer fester Abfall (z. B. Klärschlamm, Aschen, Schlacken usw.) verwendet werden.
Der Mischprozess erfolgt chargenweise oder kontinuierlich in einer sogenannten BLENDER-Anlage, die aus einer Trommel besteht, in die die flüssige oder pastöse Zufuhr und das stabilisierende Feststoffprodukt getrennt eintreten, bis eine homogene Masse entsteht, die dann durch die vordere Öffnung in einen Behälter entladen wird.
Die Mischung härtet innerhalb weniger Stunden aus und verliert im Laufe der Zeit praktisch die gesamte Feuchtigkeit, wird verfestigt und inert. Dieses Produkt kann ohne weitere Probleme auf einer Deponie entsorgt werden, da es sich nie wieder auflöst.
Die Menge des stabilisierenden zementierenden Produkts pro Liter Flüssigkeit oder Paste hängt von der Art des Abfalls ab, liegt aber üblicherweise zwischen 0,8 und 2 Litern Zementiermittel pro Liter flüssigen oder pastösen Abfalls. Im Umgang mit industriellen Flüssigabwässern ist das Ziel die sogenannte Null-Ablass, was bedeutet, dass der Behandlungs- oder Reinigungsprozess keine flüssigen Abläufe erzeugt und typischerweise zu hochwertigem Wasser führt, das in Fabrikprozessen wiederverwendet werden kann, sowie zu einem festen Abfall, der üblicherweise für den internen/externen Verkauf oder als Brennstoff zurückgewonnen wird. Wenn eine Wiederverwendung aufgrund fehlenden Werts nicht möglich ist, kann er auf kontrollierten Deponien entsorgt werden.