Wasseraufbereitung und -wiederverwendung in der Glasindustrie

• 1. Abwässer aus der Glasindustrie und deren Rückführung
• 2. Abwasserbehandlung in der Glasindustrie
• 3. Abwässer aus der Herstellung von feuerfestem Glas: Wirksamkeit der physikalisch-chemischen SIGMADAF-Behandlung
• 4. Schlussfolgerungen

1. Wasserrückführung und -wiederverwendung bei der Glasherstellung

Die Glasherstellung erfordert große Mengen an Wasser, weshalb in vielen Bereichen der Produktionskette üblicherweise Wasser aus dem eigenen Prozess wiederverwendet wird. Dieses Wasser muss von hoher Qualität sein und bestimmte, genau kontrollierte Eigenschaften aufweisen. Die Abwässer der Glasindustrie zeichnen sich durch einen hohen Gehalt an folgenden Stoffen aus:

• Glasmikropartikel.
• Metalle.
• Salz.
• Öle und Fette.
• Schwebende Feststoffe.
• Schwer biologisch abbaubare organische Stoffe.
• Fluoride, Blei und andere Schwermetalle.
• Phenole, Phosphor und andere Schadstoffe, die spezifisch bei der Herstellung von Spezialglas anfallen.

Schwebstoffe, insbesondere Glaspartikel, stellen im Kreislauf des wiederverwendeten Wassers ein Problem dar, da sie sich an den Rohrwänden, den Kühltürmen, den Pumpenmechanismen und den Prozessanlagen festsetzen. Dies führt zur Bildung einer festen Schmutzschicht und verursacht in vielen Fällen die Ausfällung von Verbindungen, die die Materialien zersetzen und korrodieren sowie eine gleichmäßige Wärmeübertragung bei der Kühlung behindern.

Das Hauptziel der Abwasserbehandlung besteht darin, Schwebstoffe zu entfernen, insbesondere Glaspartikel abzuscheiden und Salze auszufällen, damit das Wasser im Rahmen des Glasproduktionsprozesses wiederverwendet werden kann.

2. Abwasserbehandlung in der Glasindustrie

Das Abwasser aus der Glasindustrie muss so behandelt werden, dass alle Glaspartikel und Salze entfernt werden, während der Gehalt an Schwebstoffen und Ölen so weit wie möglich reduziert wird.

Zu diesem Zweck werden folgende mechanische und physikalisch-chemische Verfahren angewendet:

• Gesiebt.
• Vorab-Entölung.
• Koagulation und Flockung mit pH-Wert-Einstellung.
• Flotation mit gelöstem Luft.
• Multimedia-Sandfilter.
• Aktivkohlefilter.
• Umkehrosmose.
• Je nach den konkreten Anforderungen kann ein Desinfektionsschritt erforderlich sein.

Gesiebt

Es hält größere Feststoffe wie Glasscherben, große Partikel und andere Gegenstände sowie Partikel mit großem Durchmesser zurück.

Ölfangeinrichtung

Es trennt Öle und Fette aus dem Abwasser ab, die an der Oberfläche schwimmen und durch Spülmechanismen mitgerissen werden können. In bestimmten Produktionsanlagen stellen diese Öle und Fette ein verwertbares Produkt dar, das als Rohstoff zurückgewonnen wird.

Koagulation und Flockung mit pH-Wert-Einstellung

Flockungsmittel destabilisieren die Ladungen der Schwebstoffe und trennen sie so von der flüssigen Phase.

Die gängigsten Flockungsmittel sind Verbindungen aus Eisensalzen (wie Eisen(III)-chlorid) und Aluminiumsalzen (wie Polyaluminiumchlorid, PAC) sowie weitere synthetische und organische Verbindungen oder Mischungen aus verschiedenen Produkten.

PAC-Flockungsmittel sind in der Regel sehr wirksam bei der Behandlung von Abwässern aus der Glasindustrie.

Flockungsmittel sind sauer, wodurch sie den pH-Wert des Wassers senken, sodass eine Neutralisierung mit NaOH erforderlich ist. Die Zugabe von Hydroxiden ermöglicht nicht nur die Neutralisierung, sondern führt auch zur Ausfällung von hydroxidbildenden Verbindungen wie Metallen, die aus der flüssigen Phase austreten und in die ausgeflockten Feststoffe übergehen.

Flockungsmittel (Polyelektrolyte) bündeln die Flocken zu festen, leicht schwimmenden Flocken mit geringer Dichte.

Flotation mit gelöstem Luft (DAF)

Die DAF-Technologie spritzt Mikrobläschen in das Wasser, damit die Flocken an die Schwimmoberfläche transportiert werden, wo sie abgeschleppt und aus dem Abwasser entfernt werden, sodass ein Klärgut zurückbleibt, das praktisch frei von Schwebstoffen und anderen damit verbundenen Verbindungen ist.

Sandfilter

Multimediafilter (in der Regel Sandfilter) werden eingesetzt, um Schwebstoffe zu entfernen, die den vorangegangenen physikalisch-chemischen Prozess der Flotation mit gelöstem Sauerstoff überstanden haben. Der Sand fängt diese Schwebstoffe auf, während das geklärte Wasser das Filterbett durchströmt.

Aktivkohle

In Aktivkohlefiltern werden gelöste organische Stoffe zurückgehalten, die an der aktivierten und geladenen Oberfläche der Kohlepartikel im Filterbett adsorbiert werden.

Die Rückhaltekapazität dieser Filter ist aufgrund der großen Oberfläche der Aktivkohlepartikel und ihrer Affinität zu organischen Stoffen sehr hoch. Auch Farbe, Gerüche und einige schwer abbaubare Verbindungen werden zurückgehalten.

Umkehrosmose

Umkehrosmosemembranen halten die aus dem physikalisch-chemischen Prozess verbleibenden Salze und Hydroxide sowie andere salzhaltige oder schwer abbaubare Verbindungen zurück.

Desinfektion

Die Desinfektion ist ein optionaler Prozess, der bei Abwässern angewendet wird, die pathogene Mikroorganismen oder deren Sporen enthalten, die in den vorangegangenen Stufen nicht zurückgehalten wurden.

In der Regel kommen Chlorung, Ozonisierung oder UV-Bestrahlung zum Einsatz. Durch die Desinfektion wird das aufbereitete Wasser für die Wiederverwendung im Prozess und sogar für die Einleitung in Gewässer sicher, sofern die übrigen Kontrollparameter dies zulassen.

3. Abwässer aus der Herstellung von feuerfestem Glas: Wirksamkeit der von SIGMADAF vorgeschlagenen physikalisch-chemischen Behandlung

Feuerhemmende Gläser sind eine besondere Art von Brandschutzglas, bei dessen Herstellung aufbereitetes Wasser wiederverwendet wird.

Im Folgenden wird eine Studie vorgestellt, die zu einem bei der Herstellung dieser Art von Glas anfallenden Abwasser durchgeführt wurde.

Der Kunde musste die Quarzpartikel aus seinem Abwasser entfernen, da diese die Metallteile seiner Anlagen, insbesondere die Aluminiumteile, beschädigten und zu starker Korrosion führten.

Da das Wasser im Prozess wiederverwendet wird, führt die wiederholte und ständige Auswaschung der Ionen aus dem Glasstaub zu einem Anstieg der Konzentration von Siliziumdioxid, Karbonaten und Natrium, wodurch sich der Salzgehalt erhöht und sich der pH-Wert sowie die Leitfähigkeit verändern.

Das zu behandelnde Abwasser ist weißlich und weist eine hohe Trübung auf. Es hat einen Ausgangs-pH-Wert von 8,9.

Es wird eine Studie durchgeführt, um die Leistungsfähigkeit eines physikalisch-chemischen Aufbereitungsprozesses mittels Koagulation-Flockung mit pH-Anpassung und Flotation mit aufgelöster Luft.

• Es wird ein PAC-Flockungsmittel zugesetzt
• Anschließend wird der pH-Wert eingestellt.
• Zur Flockenbildung wird ein anionisches Flockungsmittel verwendet, das mit den ausgefällten Salzen und den bereits vorhandenen Feststoffen kompatibel ist. Dieses bildet konsistente Flocken mit geringer Dichte, die leicht aufschwimmen und sich in einem DAF-System problemlos abscheiden lassen.

Die vorgeschlagene Behandlung führt zu folgenden Ergebnissen:

• Entfernung von mehr als 98 % der Trübung und der Schwebstoffe.
• Der pH-Wert bleibt unverändert.
• Durch den Einsatz des Flockungsmittels und von NaOH steigt die elektrische Leitfähigkeit an, wobei Rückstände aus Chloriden und Hydroxiden zurückbleiben, die die Leitfähigkeit erhöhen.
• Die Entfernung von Salzen ist durch den Einsatz von Umkehrosmosemembranen möglich.

Durch dieses Verfahren wird ein Klärrückstand von sehr hoher Qualität gewonnen, der sich sicher wieder in den Prozess zurückführen lässt.