DE102022133482A1

DE102022133482A1 - Verfahren sowie Wasseraufbereitungsanlage zum Aufbereiten von Spülwasser aus einer Spülung von Metalloberflächen nach deren Phosphatierung

Info

Publication number: DE102022133482A1
Application number: DE102022133482.1A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Pretzsch; Roland Arms
Original assignee: ENVIROCHEMIE GmbH
Current assignee: ENVIROCHEMIE GmbH
Priority date: 2022-12-15
Filing date: 2022-12-15
Publication date: 2024-06-20

Abstract

Es werden ein Verfahren sowie eine Wasseraufbereitungsanlage zum Aufbereiten von Spülwasser aus einer Spülung (110) von Metalloberflächen nach deren Phosphatierung vorgeschlagen. Dazu wird das Spülwasser (116) über einen Ionenaustauscher (120) geleitet, der von Schwermetallen abgereichertes Spülwasser (122) ausgibt. Dieses wird einer Umkehrosmose (130) unterzogen, welche die im abgereicherten Spülwasser (122) verbliebenen gelösten Stoffen aufkonzentriert. Die Umkehrosmose (130) gibt ein solches Konzentrat (134) und vollentsalztes Wasser als Permeat (132) aus, welches zur Spülung (110) zurückgeführt und wiederverwendet wird. Aus dem Konzentrat (134) werden Calciumphosphatverbindungen ausgefällt (140, 145) und an eine Düngemittelherstellung (147) weitergeleitet. Das bei der Regeneration des Ionenaustauschers (120) gewonnene schwermetallhaltige Regenerat (127) wird an eine Nickelverhüttung weitergeleitet. Auf diese Weise können fast alle enthaltenen Wertstoffe recycelt werden. Da keine Rückführung in die Phosphatierbäder erfolgt, können deren Prozessparameter stets eingehalten werden. Bei geeigneter Ausführung ist das Verfahren nahezu abwasserfrei.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Wasseraufbereitungsanlage zum Aufbereiten von Spülwasser aus einer Spülung von Metalloberflächen nach deren Phosphatierung. Die Phosphatierung von Metalloberflächen ist eine in der metallverarbeitenden Industrie, z.B. in der Karossenproduktion der Automobilindustrie, weit verbreitete Korrosionsschutzmaßnahme, die beispielsweise als Vorbereitung vor einer Lackierung stattfindet. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur möglichst vollständigen Rückgewinnung von Wirkkomponenten, die bisher über das Abwasser ausgetragen wurden, sowie zur gleichzeitigen Wiederverwendung der im Phosphatierungsprozess eingesetzten Spülwässer. Insbesondere ist die Erfindung geeignet für das in der Automobilindustrie häufig eingesetzte Trikationen-Verfahren.
In der automobilen Serienfertigung wird für die Rohkarossen eine Vorbehandlung mit Aufbringung eines Korrosionsschutzes, basierend auf einer Zink-Nickel-Phosphatschicht, eingesetzt. Es hat sich dabei gezeigt, dass bei Mitverwendung anderer mehrwertiger Kationen als Zink in den Phosphatierbädern Phosphatschichten mit deutlich verbesserten Korrosionsschutz- und Lackhaftungseigenschaften ausgebildet werden. So werden beispielsweise häufig Niedrig-Zink-Verfahren mit Zusatz von z.B. 0,5 bis 1,5 g/l Manganionen und z.B. 0,3 bis 2,0 g/l Nickelionen als sogenannte Trikationen-Verfahren zur Vorbereitung von Automobilkarossen vor einer kathodischen Elektrotauchlackierung eingesetzt.
Phosphatierlösungen enthalten schichtbildende Komponenten wie z.B. Zink- und ggf. weitere zweiwertige Metallionen sowie Phosphationen. Des Weiteren sind in Phosphatierlösungen noch nichtschichtbildende Komponenten wie Reaktionsbeschleuniger, z.B. Fluorid und/oder Wasserstoffperoxid sowie deren Abbauprodukte enthalten. Die Abbauprodukte von Reaktionsbeschleunigern entstehen durch die Reaktion mit an der Metalloberfläche gebildeten Wasserstoff, der bei einer der eigentlichen Phosphatierung vorangehenden Beizreaktion gebildet wird. Mit der Zeit reichern sich nichtschichtbildende Komponenten, wie z.B. Alkalimetallionen und Abbauprodukte von Reaktionsbeschleunigern im Phosphatierbad an. Diese Bestandteile können aus der Phosphatierlösung nur entfernt werden, in dem man einen Teil der Phosphatierlösung austrägt, verwirft und (kontinuierlich oder diskontinuierlich) durch neue Phosphatierlösung erstetzt. Ein Austrag von Phosphatierlösung ist z.B. durch einen Überlauf möglich. In der Automobilproduktion ist üblicherweise kein Überlauf notwendig, da kontinuierlich ein Teil des gebildeten Schlammes im Phosphatierbad abgezogen wird und durch die phosphatierten Karossen eine weitere Menge an Phosphatierlösung in Form eines anhaftenden Flüssigkeitsfilms ausgetragen wird.
Die Automobilkarossen werden nach der Phosphatierung mit vollentsalztem bzw. demineralisiertem Wasser gespült, um die als Film anhaftende Phosphatierlösung von den Karossen zu entfernen. Da die Phosphatierlösung Schwermetalle und ggf. weitere Inhaltsstoffe enthält, die nicht unkontrolliert in die Umwelt abgegeben werden dürfen, muss das Spülwasser einer Abwasserbehandlung bzw. -aufbereitung unterzogen werden. Diese Abwasserbehandlung muss in einem getrennten Schritt vor der Einleitung in eine biologische Kläranlage erfolgen, da ansonsten die Funktionsfähigkeit der Kläranlage gefährdet würde. Sowohl die Entsorgung des Abwassers aus einem Phosphatierbadüberlauf und/oder aus dem Spülwasser, als auch die Versorgung der Phosphatieranlage mit frischem demineralisiertem Wasser verursacht hohe Kosten. Zusätzlich entsteht, aufgrund der sich ändernden Umweltbedingungen und fehlender Niederschläge, ein zunehmendes Interesse an einem Verzicht auf Frischwasser und einem möglichst hohen Anteil von Recyclingwässern in der Industrie.
Stand der Technik
Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer von Reinigungslösungen mittels Membranprozessen sind seit langem Stand der Technik. Hierbei werden durch eine Membranfiltration Schmutzstoffe, teilweise zusammen mit Tensiden, aus der Reinigungslösung abgetrennt und Wasser sowie Buildersalze in die Reinigungslösung zurückgeführt. Solche Verfahren führen zwar Wasser sowie einen Teil der Wertstoffe der Reinigungslösung in diese zurück, Wertstoffe der Phosphatierlösung, die in die Reinigungslösung gelangt sind, gehen jedoch verloren.
Die Druckschrift WO 99/48819 A1 beschreibt, eine Nanofiltration zur Filtration des Phosphatierbadüberlaufes bzw. Spülwassers einzusetzen, um die enthaltenen Kationen im Konzentrat anzureichern und dem Phosphatierbad zurückzuführen. Das Permeat kann als Spülwasser wieder eingesetzt werden. In der Veröffentlichung DE 101 42 933 A1 wird eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens beschrieben. Dabei wird vor der Nanofiltration Phosphorsäure hinzugegeben, um ein vorzeitiges bzw. zu schnelles Verblocken der Membran zu verhindern, welches durch die enthaltenen Schwermetalle verursacht wird.
In der Druckschrift DE 198 54 431 A1 wird beschrieben, Spülwässer nach der Phosphatierung durch Umkehrosmose, lonentauscherverfahren, Nanofiltration, Elektrodialyse oder Schwermetallfällung so aufzuarbeiten, dass die an Metallionen abgereicherte Wasserphase als Spülwasser erneut zum Spülen der Automobilkarossen eingesetzt werden kann. Die anfallenden Reststoffe, d.h. die an Metallionen angereicherte Wasserphase, werden dem Phosphatierbad zurückgeführt.
Die Veröffentlichung DE 199 18 713 A1 beschreibt ein optimiertes Verfahren zur Aufbereitung von Phosphatierbadüberlauf und/oder Spülwasser nach der Phosphatierung in der Form, dass der Phosphatierbadüberlauf bzw. das Spülwasser zuerst über eine Nanofiltration oder eine Umkehrosmose geführt wird. Der Konzentratstrom aus der Umkehrosmose wird bei diesem Verfahren zurück in die Phosphatierlösung geleitet. Der Permeatstrom wird über einen schwach sauren Ionenaustauscher geführt, der selektiv für Zink- und Nickelionen ist. Bei der Regenerierung des Ionenaustauschers werden die selektiv gebundenen Kationen Zink und Nickel wieder eluiert und können für die Phosphatierung wieder eingesetzt werden. Bei dieser Erfindung werden sowohl die phosphathaltigen Bestandteile, als auch die Kationen Zink und Nickel wieder für die Phosphatierbäder eingesetzt. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass durch die Rückführung der phosphathaltigen Ströme die prozessrelevanten Badparameter für den wichtigen Schritt der Ausbildung der Phosphatschicht unkontrolliert schwanken können. Die durch Regeneration des Ionenaustauschers zurückgewonnenen Kationen werden ebenfalls zum Ansatz neuer Phosphatbäder eingesetzt, wobei auch hier unkontrollierte Prozessparameter in den Bädern hervorgerufen werden können. Aufgrund von Produkthaftung und extrem hohen analytischen Aufwand ist ein Wiedereinsatz solcher Ströme in der Automobilindustrie nicht großtechnisch realisierbar.
Allgemein gilt, dass in der Praxis der automobilen Serienfertigung die Prozessparameter in sehr strengen Parameterfenstern vorgegeben sind. Verfahren mit Wertstoffrückführung, wie in den angegebenen Veröffentlichungen beschrieben, führen jedoch in aller Regel dazu, dass durch die teilweise schwankenden Konzentrationen der zurückgeführten Wertstoffe die Konzentrationen in den Phosphatierbädern zu stark abweichen könnten. Gleichzeitig stellt die Produkthaftung an die Materiallieferanten der Prozesschemikalien für die Phosphatierung ein starkes Hindernis für den Einsatz von recycelten Stoffströmen dar. Da die Nachdosierung der Phosphatierbäder mit frischen Produkten nicht kontinuierlich erfolgt und eine vorherige Messung der Badparameter erforderlich macht, werden mögliche Abweichung durch einen Recyclingprozess nicht toleriert.
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, das Aufbereiten von Spülwasser aus einer Spülung von Metalloberflächen nach deren Phosphatierung unter Umwelt- und Kostenaspekten zu verbessern. Insbesondere sollen sowohl Schwermetall-Kationen als auch Phosphationen als Wertstoffe zurückgewonnen werden und das von den Phosphat- und Metallionen gereinigte Wasser wiederverwendet werden.
Lösung
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Die Verwendung der Einzahl soll die Mehrzahl nicht ausschließen, was auch im umgekehrten Sinn zu gelten hat, soweit nichts Gegenteiliges offenbart ist.
Im Folgenden werden einzelne Verfahrensschritte näher beschrieben. Die Schritte werden in einer bevorzugten Variante der Erfindung in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt. Das zu schildernde Verfahren kann auch weitere, nicht genannte Schritte aufweisen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Aufbereiten von Spülwasser aus einer Spülung von Metalloberflächen nach deren Phosphatierung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zunächst wird das Spülwasser über einen Ionenaustauscher geleitet. Dieser Ionenaustauscher wurde zum Entnehmen von mindestens einem Schwermetall aus dem Spülwasser geeignet gewählt. Im Ergebnis des zuvor genannten Schrittes gibt der Ionenaustauscher von dem mindestens einen Schwermetall abgereichertes Spülwasser aus. Anschließend wird das abgereicherte Spülwasser einer Umkehrosmose unterzogen. Diese Umkehrosmose wurde zum Aufkonzentrieren von im abgereicherten Spülwasser verbliebenen gelösten Stoffen geeignet gewählt. Im Ergebnis dieses Schrittes gibt die Umkehrosmose sowohl ein Konzentrat aus Wasser und den verbliebenen gelösten Stoffen als auch vollentsalztes Wasser als Permeat aus.
Durch dieses Verfahren können nicht nur die im Spülwasser enthaltenen Schwermetallanteile abgetrennt und einer weiteren Verwendung zugeführt werden, sondern es wird auch vollentsalztes bzw. demineralisiertes Wasser ausgegeben. Dies ermöglicht insbesondere einen ressourcenschonenderen Umgang mit Wasser, welches als demineralisiertes Wasser wiederverwendet werden kann. Eine direkte Rückführung von Wertstoffen, wie z.B. Schwermetall-Kationen oder Phosphationen, in die Phosphatierbäder ist nicht vorgesehen. Das Verfahren eignet sich also z.B. für die Karossenproduktion in der Automobilindustrie. Durch die Wiederverwendung von Wertstoffen sind zudem erhebliche Kosteneinsparungen möglich.
Der Wasserverbrauch bei der Phosphatierung von Metalloberflächen lässt sich dadurch besonders stark senken, dass das im Ergebnis der Umkehrosmose ausgegebene vollentsalzte Wasser zur Spülung der Metalloberflächen nach deren Phosphatierung wiederverwendet wird. Die Spülung der phosphatierten Metalloberflächen ist schließlich der Arbeitsschritt mit dem höchsten Wasserverbrauch.
Eine Rückgewinnung der im Spülwasser enthaltenen Phosphat-Anionen wird ermöglicht, wenn das beschriebene Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte aufweist:

Dem von der Umkehrosmose ausgegebenen Konzentrat werden Calciumsalze und/oder Calciumhydroxid zugesetzt. Dadurch werden Calciumphosphatverbindungen als Schlamm ausgefällt. Der ausgefällte Schlamm wird als Feststoff vom Konzentrat abgetrennt, z.B. durch Filtration, und die verbleibende Flüssigkeit wird als Restabwasser ausgeleitet.

Eine sinnvolle Verwendung des ausgefällten Schlamms beispielsweise in der Landwirtschaft wird dadurch ermöglicht, dass das Ausfällen der Calciumphosphatverbindungen als Schlamm bei einem pH-Wert zwischen 7 und 9, bevorzugt zwischen 7,5 und 8,5, erfolgt. Dann ist sichergestellt, dass solche Calciumphosphatverbindungen ausgefällt werden, die gut von Pflanzen aufgenommen werden können.
Eine möglichst effiziente Weiterverwertung des ausgefällten Calciumphosphat-Schlamms wird erreicht, wenn dieser abgetrennte Feststoff an eine Anlage zur Düngemittelherstellung weitergeleitet wird.
Eine Rückgewinnung der durch den Ionenaustauscher aus dem Spülwasser entfernten Schwermetall-Ionen wird ermöglicht, wenn zumindest Teile des Ionenaustauschers zu vorgegebenen Zeitpunkten mittels einer Säure regeneriert werden. Dabei wird eine Säure verwendet, die einen pKs-Wert hat, der kleiner oder gleich 2 ist, also eine starke bis sehr starke Säure. Bevorzugt kommt hierfür Salzsäure oder Schwefelsäure zum Einsatz. Dadurch wird ein saures, schwermetallhaltiges Regenerat erhalten, das - abhängig von der genauen Zusammensetzung der Phosphatierbäder - typischerweise vor allem Nickel-, Zink- und Mangan-Kationen enthält.
Das saure, schwermetallhaltige Regenerat kann dadurch recycelt werden, dass es ausgeleitet und an eine Anlage zur Nickelgewinnung aus dem Regenerat weitergeleitet wird. Zumindest der Nickel-Anteil kann dort nahezu vollständig zurückgewonnen werden.
Bevorzugt werden zumindest Anteile des sauren, schwermetallhaltigen Regenerats in Schlacke umgewandelt und an eine Einrichtung der Bauindustrie weitergeleitet werden. Dies betrifft insbesondere die Zink- und Mangan-Anteile.
Wurde der Ionenaustauscher insbesondere zum Entnehmen von Nickel- und/oder Zink- und/oder Mangan-Ionen aus dem Spülwasser geeignet gewählt, kann sichergestellt werden, dass die Umkehrosmose nicht mit diesen Schwermetallen belastet wird. Vorzugsweise wird im Zulauf der Umkehrosmose eine Belastung von jeweils unter 0,1 mg/l dieser Schwermetalle im abgereicherten Spülwasser erreicht.
Als besonders geeignet zum Entnehmen von Nickel- und/oder Zink- und/oder Mangan-Ionen aus dem Spülwasser hat sich eine Konfiguration des Ionenaustauschers mit einem schwermetallselektiven Harz erwiesen. Schwermetallselektive Harze können beispielsweise auf Iminodiessigsäure, Amidoxim oder Bis-Picolylamine basieren. Als Austauschkation wird dabei bevorzugt Na⁺ verwendet.
Ein möglichst effektiver Weiterbetrieb des Ionenaustauschers nach der Regeneration kann dadurch erreicht werden, dass die Teile des Ionenaustauschers, die regeneriert wurden, anschließend mit Natronlauge konditioniert werden. Dadurch werden erneut Natriumionen bereitgestellt, und es wird verhindert, dass der pH-Wert zu stark absinkt.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird das - nach der Fällung und Abtrennung des Calciumphosphat-Schlamms - ausgeleitete Restabwasser entweder einer Kläranlage oder einer Koagulierungsvorrichtung einer Lackieranlage oder einem sonstigen Verbraucher zugeleitet. In der Variante, in der das Restabwasser in einer Koagulierungsvorrichtung genutzt wird, kann das Verfahren als nahezu abwasserfrei angesehen werden, da das ursprünglich anfallende Spülwasser fast vollständig wiederverwendet wird. Diese Variante ist bei einer Nutzung des Verfahrens in der Automobilindustrie besonders bevorzugt, da dort die Phosphatierung typischerweise einen Vorbereitungsschritt für die Elektrotauchlackierung der Metalloberflächen darstellt.
Sollte das Spülwasser auch mit Feststoffen belastet und somit trüb sein, sollte es vor dem Ionenaustauscher durch eine Filtration, vorzugsweise eine Ultrafiltration, oder einen anderen, geeigneten selbstrückspülenden Filter geleitet werden, wodurch feste Bestandteile aus dem Spülwasser entfernt werden.
Die Aufgabe wird außerdem durch eine Wasseraufbereitungsanlage gelöst, welche eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Wasseraufbereitungsanlage zum Aufbereiten von Spülwasser aus einer Spülung von Metalloberflächen nach deren Phosphatierung. Diese Wasseraufbereitungsanlage weist einen Eingangsanschluss für das Spülwasser und einen Ionenaustauscher auf, der stromabwärts des Eingangsanschlusses angeordnet ist, wobei der Ionenaustauscher zum Entnehmen von mindestens einem Schwermetall aus dem Spülwasser konfiguriert ist und einen Ausgang für von dem mindestens einen Schwermetall abgereichertes Spülwasser aufweist. Die Wasseraufbereitungsanlage weist ferner eine Umkehrosmose auf, die stromabwärts des Ionenaustauschers angeordnet ist. Die Umkehrosmose ist zum Aufkonzentrieren von verbliebenen gelösten Stoffen im abgereicherten Spülwasser konfiguriert und besitzt einen Ausgang für ein Konzentrat aus Wasser und den verbliebenen gelösten Stoffen und einen Ausgang für vollentsalztes Wasser als Permeat. Mit einer solchen Wasseraufbereitungsanlage lässt sich Spülwasser aus einer Spülung von Metalloberflächen nach deren Phosphatierung besonders gut aufbereiten. Insbesondere wird es ermöglicht, Schwermetalle aus dem Spülwasser zu entfernen und vollentsalztes Wasser zu erzeugen, wodurch ein weitgehendes Zurückgewinnen wertvoller Stoffe ermöglicht wird. Da keine Rückführung in ein Phosphatierbad vorgesehen ist, eignet sich die Wasseraufbereitungsanlage insbesondere zum Einsatz, wenn strenge Fenster für Prozessparameter der Phosphatierbäder vorgesehen sind, z.B. in der Karossenproduktion der Automobilindustrie.
Da die Umkehrosmose vollentsalztes Wasser liefert, wird eine Ausführungsform der Wasseraufbereitungsanlage bevorzugt, welche Mittel zum Rückführen des vollentsalzten Wassers vom Permeat-Ausgang der Umkehrosmose zur Wiederverwendung bei der Spülung von Metalloberflächen aufweist. Dies ist besonders vorteilhaft, da diese Spülung zu den Arbeitsschritten mit dem höchsten Wasserverbrauch zählt.
Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform der Wasseraufbereitungsanlage, die Mittel zum Zusetzen von Calciumhydroxid und/oder einem Calciumsalz in den KonzentratStrom aus der Umkehrosmose aufweist. Dadurch werden Calciumphosphatverbindungen als Schlamm ausgefällt. Die Wasseraufbereitungsanlage weist dazu noch Mittel zum Abtrennen des ausgefällten Schlamms als Feststoff auf, beispielsweise eine Filtration.
Vorzugsweise hat die Wasseraufbereitungsanlage Mittel zum Regenerieren zumindest eines Teils des Ionenaustauschers, wodurch ein schwermetallhaltiges Regenerat entsteht, und außerdem Mittel zum Ausleiten des Regenerats aus dem Ionenaustauscher.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Mitteln zum Regenerieren um Mittel zum Einleiten einer Säure, wobei die Säure einen pK_S-Wert hat, der kleiner oder gleich 2 ist. Das sind starke bis sehr starke Säuren. Vorzugsweise wird Salzsäure oder Schwefelsäure verwendet.
Zum Entfernen von Schwermetallen aus dem Spülwasser ist die Wasseraufbereitungsanlage besonders geeignet, wenn der Ionenaustauscher ein schwermetallselektives Harz aufweist.
Ein möglichst langer Weiterbetrieb der Wasseraufbereitungsanlage wird ermöglicht, wenn Mittel zum Einleiten von Natronlauge in den Ionenaustauscher zum Konditionieren des Ionenaustauschers nach dem Regenerieren vorhanden sind.
Ein Zusetzen bzw. Verstopfen des Ionenaustauschers kann verhindert werden, wenn bei der Wasseraufbereitungsanlage eine Filtration, vorzugsweise eine Ultrafiltration, oder ein anderer, selbst rückspülender Filter, zum Entfernen von festen Bestandteilen aus dem Spülwasser vorhanden ist, wobei die Ultrafiltration dem Ionenaustauscher vorgeschaltet ist.
Die Aufgabe wir auch gelöst von einer Phosphatierungs-Anlage zum Phosphatieren von Metalloberflächen mit einer Wasseraufbereitungsanlage, wie sie soeben beschrieben worden ist.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Figur. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle - nicht genannten - Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Figur schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer beschriebenen Wasseraufbereitungsanlage.

In 1 ist eine Wasseraufbereitungsanlage 100 zum Aufbereiten von Spülwasser aus einer Spülung von Metalloberflächen nach deren Phosphatierung dargestellt. Die Metalloberflächen 108 kommen aus dem Phosphatierbad zur Spülung 110, wo sie mit demineralisiertem Wasser abgespült werden. Danach werden sie zur Weiterverarbeitung 114 gebracht, z.B. zum Passivieren. Das Spülwasser 116, das Reste des Phosphatierbades von den Metalloberflächen aufgenommen hat, gelangt in die Wasseraufbereitungsanlage 100 und dort zunächst in den Ionenaustauscher 120. Davor kann noch eine Filtration geschaltet sein, bevorzugt eine Ultrafiltration, um ggf. feste Bestandteile aus dem Spülwasser 116 zu entfernen (nicht dargestellt).
Das Spülwasser 116 ist mit schwankenden Konzentrationen von Schwermetallen und anderen Stoffen belastet, die aus den Phosphatierbädern verschleppt werden. Die Phosphatierbäder enthalten typischerweise die folgenden Konzentrationen:

Mangan 0,1-4 g/l

Nickel 0,1-2,5 g/l

Zink 0,4-2 g/l

Kobalt 0,1-2 g/l

Kupfer 0,002-0,2 g/l

Phosphat 1,5-60 g/l

Calcium 0,2-2,5 g/l

Magnesium 0,2-2,5 g/l
Zudem können in den Spülwässern auch noch Rückstände und/oder Abbauprodukte von Reaktionsbeschleunigern aus dem Phosphatierbad enthalten sein, typischerweise Fluorid und/oder Wasserstoffperoxid.
Der Ionenaustauscher 120 ist vorzugsweise so konfiguriert, dass er Schwermetalle aus dem Spülwasser 116 entfernt, so dass an Schwermetallen abgereichertes Spülwasser 122 übrig bleibt. Vorzugsweise hat der Ionenaustauscher 120 die Form einer Mehrzahl von Säulen (nicht dargestellt). Diese können beispielsweise so verschaltet sein, dass stets mindestens zwei Säulen in Reihe durchströmt werden. Die Säulen sind mit dem sog. Harz gefüllt, das beispielsweise in Form kleiner Kugeln vorliegen kann, die oft einen Durchmesser von ca. 0,5 bis 1 mm haben. Ein schwermetallselektives Harz, z.B. auf der Basis von Iminodiessigsäure, Amidoxim oder Bis-Picolylamine wird bevorzugt. Dieses Harz sorgt für den Ionenaustausch, wobei typischerweise Na⁺-Ionen in Lösung gehen und Schwermetallionen, insbesondere z.B. Zink, Nickel, Mangan, aus der Lösung entfernt werden. Vorzugsweise werden die Schwermetalle (z.B. Mn, Ni, Zn, Co, Cu) jeweils so weitgehend aus der Lösung entfernt, dass eine Konzentration von unter 0,1 mg/l erreicht wird. Ist eine Säule des Ionenaustauschers 120 stark mit Schwermetallionen beladen, kann sie ihre Funktion nicht mehr effektiv wahrnehmen, sondern muss regeneriert werden. Zu diesem Zweck kann eine starke Säure 125 eingeleitet werden, vorzugsweise Salzsäure oder Schwefelsäure. Damit werden die Schwermetallionen wieder in Lösung gebracht, und das entstehende saure, schwermetallhaltige Regenerat 127 wird ausgeleitet. Je nach verwendetem Harz kann es erforderlich sein, nach dieser Regeneration das Harz mit Natronlauge zu konditionieren, um z.B. Natriumionen zur Verfügung zu stellen und den für einen effektiven Ionenaustausch erforderlichen pH-Wert einzustellen. Die Regeneration und ggf. anschließende Konditionierung einer Säule kann periodisch nach fest vorgegebenen Zeitabständen erfolgen, oder auch am Bedarf orientiert, wenn in dem abgereicherten Spülwasser 122 z.B. mit geeigneten Sensoren eine ansteigende Konzentration an Schwermetallionen festgestellt wird. Bevorzugt hat der Ionenaustauscher 120 mindestens drei Säulen, von denen stets zwei in Reihe geschaltet sind und eine regeneriert wird bzw. inaktiv ist, wobei diese Verschaltung zyklisch gewechselt wird. Das ausgeleitete saure, schwermetallhaltige Regenerat 127 wird bevorzugt an eine Anlage zur Nickelverhüttung weitergeleitet. Dort kann zumindest der Nickel-Anteil als Wertstoff zurückgewonnen und weiter verwendet werden. Die übrigen Schwermetalle, insbesondere Zink und Mangan, können in Form von Schlacke an die Bauindustrie weitergeleitet werden, wo auch sie einer Verwendung zugeführt werden können.
Das an Schwermetallen abgereicherte Spülwasser 122, welches den Ionenaustauscher 120 verlässt, wird anschließend einer Umkehrosmose 130 unterzogen. Dadurch werden die verbliebenen im Wasser enthaltenen Substanzen, also z.B. Phosphationen und weitere Metallionen, ggf. noch Reaktionsbeschleuniger und/oder deren Abbauprodukte, aufkonzentriert und als Konzentrat 134 ausgeleitet. Als Permeat wird hingegen demineralisiertes bzw. vollentsalztes Wasser ausgeleitet. Dieses vollentsalzte Wasser hat typischerweise eine Leitfähigkeit von unter 30 µS/cm, bevorzugt unter 25 µS/cm. Bei geeigneter Konfiguration der Umkehrosmose 130 kann dieses vollentsalzte Wasser eine Leitfähigkeit von unter 15 µS/cm erreichen. Dieses kann beispielsweise über eine Rückführungsleitung 132 der Spülung 110 zur Wiederverwendung zugeführt werden. Eine solche Rückführung ist besonders vorteilhaft, weil hierdurch der Wasserverbrauch bei der Phosphatierung von Metalloberflächen ganz entscheidend gesenkt werden kann. Alternativ kann das vollentsalzte Wasser auch zu einer sonstigen Verwendung 133 ausgeleitet werden.
Dem Konzentrat 134 aus der Umkehrosmose 130 kann ein Calciumsalz bzw. Calciumhydroxid 140 zugesetzt werden, wodurch Calciumphosphatverbindungen ausfallen. Diese werden anschließend als Schlamm abgetrennt 145, z.B. durch eine Filtration. Dieser abgetrennte Feststoff wird ausgeleitet 147 und kann z.B. an eine Anlage zur Düngemittelherstellung weitergeleitet werden, wodurch auch dieser Stoff als Wertstoff weiterverwendet wird. Hierzu ist darauf zu achten, dass die Fällung der Calciumphosphatverbindungen in einem pH-Wert-Bereich zwischen 7 und 9, bevorzugt zwischen 7,5 und 8,5, erfolgt. Andernfalls könnten Calciumphosphatverbindungen entstehen, die nur schlecht von Pflanzen aufgenommen werden können und daher für eine Verwertung als Düngemittel wenig geeignet wären.
Das nach der Fällung und Filtration 140, 145 als Filtrat verbleibende Restabwasser 149 wird ausgeleitet. Es enthält ggf. noch Magnesium, Natrium und Reste der Reaktionsbeschleuniger. Es kann z.B. über das normale kommunale Abwassernetz einer Kläranlage zugeführt werden oder ggf. als Brauchwasser Verwendung finden. Besonders bevorzugt wird jedoch, es in der Nasskoagulierung einer Lackieranlage als Nachspeisewasser zu nutzen, denn üblicherweise folgt bei der Verarbeitung von Metalloberflächen auf die Phosphatierung und anschließende Spülung 110 eine Lackierung - in der Automobilindustrie typischerweise in Form einer kathodischen Tauchlackierung. Nach der kathodischen Tauchlackierung erfolgt die eigentliche Lackierung der Karossen, wobei mittels einer Nass- oder Trockenauswaschung die bei der Lackierung auftretenden Overspraymengen entfernt werden. Die Nasskoagulierung als Aufbereitungsschritt dazu ermöglicht also, auch das noch verbleibende Restabwasser 149 weiterzuverwenden, so dass mit der vorliegenden Wasseraufbereitungsanlage 100 die Spülung 110 der phosphatierten Metalloberflächen nahezu vollständig abwasserfrei betrieben werden kann.
Glossar
Abwasser, Wasser
Wasser ist insbesondere die flüssige Form der chemischen Verbindung H₂O, bestehend aus den Elementen Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H). Im Zusammenhang mit dieser Erfindung bezeichnet Wasser auch allgemein Flüssigkeiten, in deren Zusammensetzung die genannte Verbindung stark überwiegt. Insbesondere können in „Wasser“ Fremdsubstanzen gelöst oder als Emulsion oder Aufschlämmung enthalten sein.
Abwasser ist durch Gebrauch in seinen Eigenschaften oder seiner Zusammensetzung verändertes Wasser. Dieses darf in der Regel nicht einfach in die Umwelt abgegeben werden, sondern muss vorher behandelt und/oder gereinigt werden, z.B. durch eine Kläranlage.
demineralisiertes Wasser, vollentsalztes Wasser, VE-Wasser
Demineralisiertes Wasser, auch als deionisiertes Wasser, vollentsalztes Wasser (VE-Wasser) oder Deionat bezeichnet, ist Wasser, dem die im normalen Quell- und Leitungswasser vorkommenden und als Anionen und Kationen gelösten Salze weitgehend entzogen wurden. Es kommt vor allem in technischen Anwendungen als Betriebsstoff zum Einsatz, wird aber auch in der Chemie und der Biologie als Lösungs- und manchmal auch als Reinigungsmittel verwendet. Die Reinheit des Wassers kann z.B. über die verbleibende elektrische Leitfähigkeit bestimmt werden. Typischerweise liegt diese unter 50 µS/cm.
Fällung
Mit Fällung oder Präzipitation wird in der Chemie das Ausscheiden eines gelösten Stoffes aus einer Lösung bezeichnet. Dies geschieht durch Überschreiten seiner Löslichkeit aufgrund von Änderungen seiner Umgebungsbedingungen, z.B. durch Zusätze von geeigneten Substanzen (Fällungsmittel), Temperatur- und/oder Druckänderung, Verdunstung des Lösungsmittels oder Änderung der Polarität des Lösungsmittels. Das Ausscheiden erfolgt als Niederschlag in Form von amorphen Flocken oder kristallinem Material. Grundsätzlich findet dabei ein Phasenübergang der zuvor gelösten Substanz statt.
Die Bildung des Niederschlags oder Präzipitats durch Ausfällung kann auf mehrere Arten ausgelöst werden, durch Fällungsreaktionen, Veränderung des pH-Werts oder Überschreiten des Löslichkeitsprodukts. Die darüberstehende Flüssigkeit wird als Überstand bezeichnet.
Ein zugegebenes Fällungsmittel kann dabei Bestandteil des Niederschlags werden oder die gelöste Substanz in eine schwerlöslichere umsetzen, oder nur die Lösungseigenschaften des Lösungsmittels ändern. Die Niederschläge der ausgefällten Feststoffe sind zunächst meist mikrokristallin oder amorph. Oft vergrößern sich diese Teilchen bei Alterung durch zusätzliche Agglomeration. Dadurch lassen sie sich besser filtrieren oder bilden einen Bodensatz.
Ionenaustauscher
Ionentauscher oder Ionenaustauscher sind Vorrichtungen, mit denen gelöste Ionen durch andere Ionen gleicher Ladung ersetzt werden können; es findet demnach ein Ionentausch statt. Sie sind mit einem Ionenaustauschermaterial, dem sogenannten Ionenaustauscherharz, gefüllt und typischerweise als Säulen bzw. Kartuschen oder als Membranen konfiguriert. Die zu behandelnde Lösung durchströmt den Ionenaustauscher, dabei werden die unerwünschten Ionen am Ionenaustauscherharz gebunden und eine äquivalente Ladungsmenge von vorher gebundenen Ionen in die Lösung abgegeben. Das Prinzip des Ionentausches beruht darauf, dass Ionen umso stärker an den Ionenaustauscher gebunden werden, je höher ihre Ladung, und bei gleicher Ladung, je größer ihr Ionenradius ist. Das stärker bindende Ion verdrängt das schwächer bindende Ion von den Bindungsstellen des lonentauschermaterials. Es muss also dafür gesorgt werden, dass das unerwünschte Ion, das aus der Lösung entfernt werden soll, stärker gebunden wird als das Ion, das an den Ionenaustauscher gebunden ist. Weitere wichtige Einflussfaktoren dafür sind: der pH-Wert der Lösung im Zusammenhang mit der Art und der Anzahl der Bindungsstellen des lonenaustauschermaterials und auch die jeweilige Stoffmengenkonzentration. Wenn Kationen ausgetauscht werden sollen, wird häufig ein Harz mit Na⁺ verwendet.
Ist der Ionenaustauscher stark mit den auszutauschenden Ionen beladen, ist er erschöpft und muss regeneriert werden. Die Regeneration von Ionenaustauschern beruht auf der Tatsache, dass der Ionenaustausch eine Gleichgewichtsreaktion ist. Tatsächlich findet auch im Betrieb gleichzeitig die gewünschte Hin- und die nicht gewünschte Rückreaktion statt. Beim Einsatz des Ionentauschers überwiegt jedoch die Hinreaktion. Bei der Regeneration wird die Rückreaktion gefördert, indem ein Überschuss an den ursprünglich vorhandenen Ionen erzeugt wird, z.B. durch Zugabe einer geeigneten Salzlösung oder Säure.
Konzentrat, Retentat
Bei Membranfiltrationen wie z.B. Umkehrosmose oder Nanofiltration (siehe Ultrafiltration) wird die zurückgehaltene Phase, die die aufkonzentrierten Inhaltsstoffe enthält, als Konzentrat oder Retentat bezeichnet.
Permeat
Als Permeat bezeichnet man einen Stoff, der durch einen Festkörper dringt (permeiert). In der Membrantechnik ist Permeat ein zentraler Begriff. Es bezeichnet bei Flüssigfiltrationen das durch die Filtration von z. B. Bakterien, Härtebildnern oder Schwermetallen befreite Fluid.
Phosphatierung
Die Phosphatierung ist ein weit verbreitetes Verfahren in der Oberflächentechnik, bei dem durch chemische Reaktionen von metallischen Oberflächen mit wässrigen Phosphat-Lösungen eine sogenannte Konversionsschicht aus fest haftenden Metallphosphaten gebildet wird. Wenn die Schicht aus drei Metallen besteht, spricht man von der Trikationenphosphatierung. Diese verwendet typischerweise die Kationen Zink, Nickel und Mangan.
Bei jeder Phosphatierung erfolgt zunächst ein Beizangriff auf den Grundwerkstoff, bei dem Metallkationen unter Wasserstoffentwicklung in Lösung gehen und die natürliche Oxidschicht auf dem Metall entfernt wird. Dann erfolgt die Schichtbildung durch Ausfällung schwerlöslicher Phosphate in mindestens einem Bad.
pK_S-Wert, Säurekonstante
Die Säurekonstante Ks ist eine Stoffkonstante, die Aufschluss darüber gibt, in welchem Maße eine Säure HA in einer Gleichgewichtsreaktion mit einem beliebigen protonierbaren Lösungsmittel Y (im Regelfall Wasser) unter Protolyse reagiert: HA + Y ⇌ HY⁺ + A^-
K_S ist dabei die mit der Stoffmengenkonzentration von Y multiplizierte Gleichgewichtskonstante dieser Reaktion und damit ein Maß für die Stärke einer Säure. Je stärker die Säure, desto mehr ist die Reaktion auf die rechte Seite verschoben; d.h. umso höher sind die Konzentrationen von HY⁺ und A^-. Die Gleichgewichtskonstante wird meist als ihr negativer dekadischer Logarithmus, der pKs-Wert, angegeben. Das bedeutet: Je kleiner der pK_S-Wert ist, desto stärker ist die Säure.
Schwermetall
In der Technik und der Chemie fallen unter den Begriff „Schwermetall“ Metalle mit einer Dichte > 5 g/cm³. Insbesondere sind Nickel, Mangan und Zink Schwermetalle.
Spülen, Spülung, Spülwasser
Im Zusammenhang mit dieser Erfindung ist mit Spülen bzw. Spülung immer der entsprechende Vorgang im Anschluss an die Phosphatierung einer Metalloberfläche gemeint. Nach der Schichtbildung im Phosphatierbad wird die Metalloberfläche in der Regel mit VE-Wasser abgespült, damit als Film anhaftende Phosphatierlösung von der Metalloberfläche entfernt wird. Das von diesem Vorgang ablaufende Abwasser wird als Spülwasser bezeichnet.
Ultrafiltration
Die Ultrafiltration ist ein Filtrationsverfahren aus dem Bereich der Membrantechnik, mit dem sich makromolekulare Substanzen und kleine Partikel aus einem Medium abtrennen und konzentrieren lassen. Man unterscheidet Mikrofiltration, Ultrafiltration und Nanofiltration über den Grad der Abtrennung. Liegt die Ausschlussgrenze bei 100 nm oder darüber, spricht man von Mikrofiltration. Liegt die Ausschlussgrenze im Bereich zwischen 2 und 100 nm, bezeichnet man dies als Ultrafiltration. Bei der Nanofiltration liegt die Ausschlussgrenze unterhalb von 2 nm.
Umkehrosmose
Umkehrosmose ist ein physikalisches Verfahren der Membrantechnik zur Konzentrierung von in Flüssigkeiten gelösten Stoffen, bei der mit Druck der natürliche Osmose-Prozess umgekehrt wird. Das Medium, in dem die Konzentration eines bestimmten Stoffes verringert werden soll, ist durch eine halbdurchlässige (semipermeable) Membran von dem Medium getrennt, in dem die Konzentration erhöht werden soll. Dieses wird einem Druck ausgesetzt, der höher sein muss als der Druck, der durch das osmotische Verlangen zum Konzentrationsausgleich entsteht. Dadurch können die Moleküle des Lösungsmittels gegen ihre „natürliche“ osmotische Ausbreitungsrichtung wandern. Das Verfahren drückt sie in das Kompartiment, in dem gelöste Stoffe weniger konzentriert vorliegen.
vollentsalztes Wasser, VE-Wasser: siehe demineralisiertes Wasser
Wasser: siehe Abwasser
Bezugszeichen

100: Wasseraufbereitungsanlage
108: Metalloberflächen von Phosphatierung
110: Spülung
112: VE-Wasser
114: Metalloberflächen zur Lackierung
116: Spülwasser
120: Ionenaustauscher
122: abgereichertes Spülwasser
125: Einleitung einer starken Säure
127: Ausleitung Regenerat
130: Umkehrosmose
132: Rückführungsleitung für Permeat (VE-Wasser)
133: sonstige Verwendung
134: Konzentrat
140: Einleitung von Calciumsalz und/oder Calciumhydroxid
145: Fällung und Filtration
147: Ausleitung von Calciumphosphatverbindungen
149: Ausgang für Restabwasser

zitierte Literatur
zitierte Patentliteratur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 9948819 A1 [0006, 0064]
DE 10142933 A1 [0006, 0064]
DE 19854431 A1 [0007, 0064]
DE 19918713 A1 [0008, 0064]

Claims

Verfahren zum Aufbereiten von Spülwasser aus einer Spülung (110) von Metalloberflächen nach deren Phosphatierung mit den folgenden Schritten: 1.1 das Spülwasser (116) wird zunächst über einen Ionenaustauscher (120) geleitet; 1.1.1 wobei der Ionenaustauscher (120) zum Entnehmen von mindestens einem Schwermetall aus dem Spülwasser (116) geeignet gewählt wurde; 1.2 im Ergebnis von Schritt 1.1 gibt der Ionenaustauscher (120) von dem mindestens einen Schwermetall abgereichertes Spülwasser (122) aus; 1.3 anschließend wird das abgereicherte Spülwasser (122) einer Umkehrosmose (130) unterzogen; 1.3.1 wobei die Umkehrosmose (130) zum Aufkonzentrieren von im abgereicherten Spülwasser (122) verbliebenen gelösten Stoffen geeignet gewählt wurde; 1.4 im Ergebnis von Schritt 1.3 gibt die Umkehrosmose (130) 1.4.1 ein Konzentrat (134) aus Wasser und den verbliebenen gelösten Stoffen und 1.4.2 vollentsalztes Wasser als Permeat (132) aus.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das im Ergebnis der Umkehrosmose (130) ausgegebene vollentsalzte Wasser (132) zur Spülung (110) der Metalloberflächen nach deren Phosphatierung wiederverwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden zusätzlichen Schritte: 3.1 dem von der Umkehrosmose (130) ausgegebenen Konzentrat (134) wird ein Calciumsalz und/oder Calciumhydroxid (140) zugesetzt; 3.1.1 wodurch Calciumphosphatverbindungen als Schlamm ausgefällt (145) werden; 3.2 der ausgefällte Schlamm wird als Feststoff vom Konzentrat abgetrennt (145); und 3.3 die verbleibende Flüssigkeit wird als Restabwasser (149) ausgeleitet.
Verfahren nach dem unmittelbar vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausfällen (145) der Calciumphosphatverbindungen als Schlamm bei einem pH-Wert zwischen 7 und 9, bevorzugt zwischen 7,5 und 8,5, erfolgt.
Verfahren nach den beiden unmittelbar vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der abgetrennte Feststoff an eine Anlage zur Düngemittelherstellung weitergeleitet (147) wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 6.1 dass zumindest Teile des Ionenaustauschers (120) zu vorgegebenen Zeitpunkten mittels einer Säure (125) regeneriert werden; 6.1.1 wobei die Säure einen pK_S-Wert hat, der kleiner oder gleich 2 ist; 6.2 wodurch ein saures, schwermetallhaltiges Regenerat erhalten (127) wird.
Verfahren nach dem unmittelbar vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, 7.1 dass das erhaltene saure, schwermetallhaltige Regenerat ausgeleitet (127) und 7.2 an eine Anlage zur Nickelgewinnung aus dem Regenerat weitergeleitet wird.
Verfahren nach einem der beiden unmittelbar vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Anteile des sauren, schwermetallhaltigen Regenerats (127) in Schlacke umgewandelt und an eine Einrichtung der Bauindustrie weitergeleitet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionenaustauscher (120) insbesondere zum Entnehmen von Nickel- und/oder Zink- und/oder Mangan-Ionen aus dem Spülwasser (116) geeignet gewählt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionenaustauscher (120) mit einem schwermetallselektiven Harz konfiguriert wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile des Ionenaustauschers (120), die regeneriert wurden, anschließend mit Natronlauge konditioniert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgeleitete Restabwasser (149) entweder 12.1 einer Kläranlage oder 12.2 einer Koagulierungsvorrichtung einer Lackieranlage oder 12.3 einem sonstigen Verbraucher zugeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülwasser (116) vor dem Ionenaustauscher durch eine Filtration, vorzugsweise eine Ultrafiltration, geleitet wird, wodurch feste Bestandteile aus dem Spülwasser (116) entfernt werden.
Wasseraufbereitungsanlage (100), welche eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Wasseraufbereitungsanlage (100) zum Aufbereiten von Spülwasser (116) aus einer Spülung (110) von Metalloberflächen (108) nach deren Phosphatierung, mit 15.1 einem Eingangsanschluss für das Spülwasser (116); 15.2 einem Ionenaustauscher (120), der stromabwärts des Eingangsanschlusses angeordnet ist; 15.2.1 wobei der Ionenaustauscher (120) zum Entnehmen von mindestens einem Schwermetall aus dem Spülwasser (116) konfiguriert ist; 15.2.2 wobei der Ionenaustauscher (120) einen Ausgang für von dem mindestens einen Schwermetall abgereichertes Spülwasser (122) aufweist; und mit 15.3 einer Umkehrosmose (130); 15.3.1 wobei die Umkehrosmose (130) stromabwärts des Ionenaustauschers (120) angeordnet ist; 15.3.2 wobei die Umkehrosmose (130) zum Aufkonzentrieren von verbliebenen gelösten Stoffen im abgereicherten Spülwasser (122) konfiguriert ist; und 15.3.3 wobei die Umkehrosmose (130) 15.3.3.1 einen Ausgang für ein Konzentrat (134) aus Wasser und den verbliebenen gelösten Stoffen und 15.3.3.2 einen Ausgang für vollentsalztes Wasser als Permeat aufweist.
Wasseraufbereitungsanlage (100) nach dem unmittelbar vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch Mittel zum Rückführen des vollentsalzten Wassers (132) vom Permeat-Ausgang der Umkehrosmose zur Wiederverwendung bei der Spülung (110) von Metalloberflächen.
Wasseraufbereitungsanlage (100) nach einem der beiden unmittelbar vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch 17.1 Mittel zum Zusetzen von Calciumhydroxid und/oder einem Calciumsalz (140) in den Konzentrat-Strom (134) aus der Umkehrosmose, um Calciumphosphatverbindungen als Schlamm auszufällen (145); 17.2 Mittel zum Abtrennen (145) des ausgefällten Schlamms als Feststoff.
Wasseraufbereitungsanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 17, gekennzeichnet durch 18.1 Mittel zum Regenerieren zumindest eines Teils des Ionenaustauschers (120), wodurch ein schwermetallhaltiges Regenerat entsteht; und 18.2 Mittel zum Ausleiten des Regenerats (127) aus dem Ionenaustauscher (120).
Wasseraufbereitungsanlage (100) nach dem unmittelbar vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zum Regenerieren zumindest eines Teils des Ionenaustauschers (120) Mittel zum Einleiten einer Säure (125) vorhanden sind.
Wasseraufbereitungsanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionenaustauscher (120) ein schwermetallselektives Harz aufweist.
Wasseraufbereitungsanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 20, gekennzeichnet durch Mittel zum Einleiten von Natronlauge in den Ionenaustauscher zum Konditionieren des Ionenaustauschers (120) nach dem Regenerieren.
Wasseraufbereitungsanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 21, gekennzeichnet durch 22.1 eine Filtration, vorzugsweise eine Ultrafiltration, zum Entfernen von festen Bestandteilen aus dem Spülwasser (116), wobei 22.2 die Ultrafiltration dem Ionenaustauscher (120) vorgeschaltet ist.
Phosphatierungs-Anlage zum Phosphatieren von Metalloberflächen mit einer Wasseraufbereitungsanlage (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 22.