Zero Liquid Discharge optimiert Produktrückgewinnung

Die verantwortungsvolle Verwaltung und Entsorgung von Abwasser ist ein wichtiger Umwelt- und Kostenfaktor. Erfolgt zudem ein Abtransport per LKW, entstehen zusätzlich CO₂-Emissionen. Abwasservermeidung ist daher ein entscheidender Schritt zu einer erfolgreichen Kreislaufwirtschaft. Die Zero-Liquid-Discharge(ZLD)-Systeme von Alfa Laval wandeln flüssige Abfälle in sauberes Wasser um, das erneut für die industriellen Prozesse verwendet werden kann, anstatt Frischwasser zuzuführen. Daneben entstehen konzentrierte Feststoffe, die sich entweder verwenden, verkaufen oder sicher entsorgen lassen. Die Systeme sind sowohl für Unternehmen als auch für die Umwelt von Vorteil, indem sie die Funktionsweise, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit industrieller Prozesse verbessern.

Funktionsweise von ZLD

Alfa Laval ZLD-Systeme kombinieren leistungsstarke Plattenverdampfer- und Separationstechnologien für einen flexiblen Einsatz in vielen Branchen. Das Herzstück bildet jeweils der Plattenverdampfer AlfaFlash. In wenigen Schritten wandeln Anwender Abfall in wertschöpfende Produkte um:

1. Im ersten Schritt wird die Flüssigkeit in den Plattenverdampfer geleitet und unter Druck erhitzt, damit sie nicht verdampft. Der Eingang zum Wärmetauscher sorgt für einen gleichmäßigen Flüssigkeitsstrom über die gesamte Platte.

2. Anschließend wird die Flüssigkeit durch die Drosselblende gedrückt. Hierbei wird ein Gegendruck auf die Flüssigkeit erzeugt, um ein Sieden innerhalb des Wärmetauschers zu verhindern. Beim Durchlauf sinkt der Druck, was dazu führt, dass ein Teil der Flüssigkeit verdampft.

3. Das Gemisch liegt nun in zwei Phasen vor: Flüssigkeit und Dampf. Der Volumenstrom tritt in den Zyklonabscheider ein, wo Zentrifugalkräfte die Dampf-Flüssigkeits-Separation verbessern. Der Dampf steigt in den Bereich oberhalb der zirkulierenden Flüssigkeit auf, wo Nebel und feine Tröpfchen entfernt werden. Ein Wirbelbrecher am Boden des Zyklonbehälters sorgt für einen sanften Übergang des restlichen Flüssigkeitsstroms in die Umwälzpumpe.

4. Die Umwälzpumpe transportiert die konzentrierte Flüssigkeit durch das AlfaFlash System hin zum Dekanter.

5. Zum Abschluss wird die Flüssigkeit durch den Dekanter geleitet, wo die Trennung des Wassers von den Feststoffen erfolgt. Dies ermöglicht ein Minimum an Abfall und maximale Wasserrückgewinnung. Die Alfa Laval Dekanterzentrifugen sind für ein breites Spektrum von Feststoffpartikeln mit Durchmessern von 5 mm bis zu wenigen Mikrometern ausgelegt. Andere Technologien wie beispielsweise Filter könnten durch feine Partikel verstopft werden. Dies würde ein Abschalten der Anlage zwecks Reinigung oder Austauschs des Filters erforderlich machen.

Speziell ausgelegte ZLD-Systeme

Alfa Laval ZLD-Systeme sind robust, kompakt und hocheffizient und erfüllen effektiv die Hauptherausforderungen von ZLD-Anwendungen. Zu diesen gehören Verschmutzung, Korrosion und unbekannte oder variable physikalische Eigenschaften.

1. Fouling, also die Ansammlung von Feststoffen auf den Verdampfer-Wärmetauscheroberflächen, kann die Systemleistung drastisch und sogar unter die geforderten Leistungswerte reduzieren. Das Prägemuster der AlfaFlash Wärmetauscherflächen erzeugt im Vergleich zu typischen Rohrbündelsystemen mit Zwangsumlauf eine fünf bis zehn Mal größere Wandschubspannung an der Oberfläche bei oftmals nur halb so hoher Kanalgeschwindigkeit. Die Wandschubspannung reduziert Anhaftungen und steigert die Entfernung von Feststoffen, was zu einem Selbstreinigungseffekt führt. Dies ermöglicht eine Verringerung der Verschmutzung um 50 – 70 Prozent. Die Wandschubspannung verhindert außerdem, dass kleinere Partikel akkumulieren. So können Anwender einen sauberen, gleichmäßigen Durchfluss ohne Verstopfungsgefahr sicherstellen.

2. ZLD-Verdampfer verarbeiten oft hochkorrosive Flüssigkeiten. Eine Korrosion der Systeme kann zu Ausfällen führen, die lange Stillstandszeiten und einen kostspieligen Austausch der Ausrüstung erfordern. Einer der häufigsten Gründe, warum Wärmetauscher, Rohrleitungen und Behälter aus Metall in ZLD-Anwendungen ausfallen, ist Spaltkorrosion durch Chloride. Die AlfaFlash Plattenwärmetauscher bestehen aus Titan, dessen Korrosionsbeständigkeit zehn bis 20 Mal höher ist als die korrosionsbeständiger Edelstahllegierungen von Rohrbündelwärmetauschern.

3. In ZLD-Anwendungen werden oft Lösungen mit einer Vielzahl von Bestandteilen konzentriert, deren Zusammensetzung zudem variabel sein kann. Physikalische Eigenschaften dieser Medien wie Dichte, Viskosität und Siedepunkterhöhung haben einen erheblichen Einfluss auf die Auslegung der eingesetzten Wärmetauscher. Die Alfa Laval Plattentechnologie ist besonders anpassungsfähig und flexibel. Nach der Installation können die Wärmetauscher leicht modifiziert werden, indem Platten hinzugefügt, entfernt oder ausgetauscht werden. Dies erlaubt eine Anpassung der Systeme bei neuen oder sich verändernden physikalischen Eigenschaften. Die Möglichkeit, jederzeit einfach die Wärmetauscherfläche zu erweitern, stellt sicher, dass das System stets für den korrekten Siedepunkt ausgelegt ist. Dies ist wichtig, um die notwendige Leistung zu erzielen, wenn die tatsächliche Temperaturannäherung geringer ist, als in der ursprünglichen Auslegung angegeben.

Effiziente und platzsparende Lösung von Alfa Laval

Die AlfaFlash Plattenwärmetauscher bestehen aus mehreren Wärmetauscherplatten, die durch Dichtungen getrennte Wärmeübertragungskanäle bilden, um eine große Wärmeübertragungsfläche auf kleinem Raum zu bieten. Im Vergleich zu Rohrbündelwärmetauschern bietet AlfaFlash gemessen am Gesamtvolumen eine deutlich größere Wärmeübertragungsfläche. Darüber hinaus sind die Plattenwärmetauscher kürzer und oftmals weniger als halb so hoch wie vertikale Rohrbündelwärmetauscher. Durch die Verwendung von dünnen, robusten Platten wiegt das System zudem wesentlich weniger.

ZLD-Systeme ermöglichen in jedem industriellen Prozess, der Wasser verwendet und dabei Abwasser erzeugt, zahlreiche Vorteile. Typische Branchen, die hiervon profitieren, sind beispielsweise die chemische Industrie, Öl und Gas, Energie, Zellstoff und Papier sowie Bergbau. Die Reduzierung von Abfällen und die Steigerung der Nachhaltigkeit können sowohl die industriellen Prozesse an sich als auch Ihre Auswirkungen auf die Umwelt deutlich verbessern. Darüber hinaus sind Anwender auf alle etwaigen regionalen Abfallvorschriften vorbereitet.

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