Projekt 06321/01

Untersuchungen zur Praxistauglichkeit eines neuartigen polysulfidischen Fällungsmittels für Schwermetalle aus Abwässern

Projektdurchführung

PAN-Chemie Dr. J. Fülöp
Am Gewerbehof II/19
50170 Kerpen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Zahlenmäßiger (analytischer) Nachweis von Behandlungsergebnissen für die zahlreichen Abwassersorten aus Wirtschaft und Umweltschutz. Durch moderne instrumentalanalytische Bestimmung von Schwermetallen im Abwasser vor und nach der Behandlung sowie im Verlauf von Optimierungsversu-chen, sollte die Überlegenheit des neuen Fällungssystems (Mittel und Verfahren) gegenüber Stand der Technik verdeutlicht und auch vor Nichtfachleuten überzeugend dargestellt werden. Dies war vor der Förderung, durch Einschaltung von fremden Laboratorien nur sporadisch und mangelhaft möglich, was die Projektarbeit extrem verlangsamte und die Einführung der neuen Technologie beim Anwender verhinderte.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAus den Fördermitteln wurde ein voltammetrischer Spurenanalysator mit Zubehör und teure ultrapure Chemikalien eingekauft. Ein promovierter Chemiker wurde am Gerät ausgebildet. Die Kooperationspartner haben mögliche Anwender und deren Abwasserprobleme auf ihren Gebieten erschlossen und repräsentative Proben beschafft. Die eigentliche Projektarbeit begann mit Laborversuchen an den Wasserproben. Aliquote Fällungsmittelmengen wurden bereits in saurem Zustand dem Wasser zugesetzt, danach - immer in Anwesenheit des FMs - mit Kalkmilch schrittweise neutralisiert. Die Erstversuche haben Erkundungscharakter: Aus den Reaktionen nach Zugabe bestimmter Chemikalien(mengen) lernt man die Natur des Wassers (Art, Belastung, Behandelbarkeit) phänomenologisch kennen. Hierauf folgt die o.g. Analyse der Probe, vor und nach der Behandlung, sie liefert den Erfolgsnachweis. Danach wird eine weitere Versuchsreihe mit Begleitanalytik durchgeführt, um Verfahrensschritte und Chemikalienverbräuche zu optimieren. Alle Ergebnisse werden in Form eines Projektberichtes dem Anwender vorgelegt, mit anlagentechn. und gesamtwirtschaftlichen Aussagen (Machbarkeitsstudie). Je nach Vorstellungen des Anwenders wird dann weiter optimiert, ein Betriebsversuch gemacht, das neue System eingeführt oder eine neue Anlage geplant.


Ergebnisse und Diskussion

Im Projektjahr 1995 wurden 17 Projekte bearbeitet bzw. ausführliche Berichte erstellt. Das Spektrum der mögl. Anwender reicht von Kraftwerken über Hütten-, Stahl-, Metallurgie-, Galvanisations-, Chemie-, Leiterplattenherstellungs- und Entsorgungsbetrieben, Akku- und Batteriefabriken, Härtereien, Abbeize-reien, Schiffs-, Fahrzeug- und Motoreninstandhaltungen usw. bis zu Gruben-, Deponie- und Grundwassersanierungen sowie Boden, Schlamm- und Altlastensanierungen oder Kompostierungen. In allen geprüften Fällen konnten große ökologische Vorteile und soweit entsprechende Zahlen vorlagen auch ökonomischer Nutzen für die Anwender ermittelt und dargestellt werden.
Ökologisch:
Starke Verringerung der Schwermetallgehalte im Abwasser, teilweise bis zu einer 10-er Potenz unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte. Zugleich auch Abtrennung von Nichtmetallen, wie Cyaniden, Sulfit, Nitrit, Chlor, Fluorid u.a. Entfernung von AOX, PCB, PAK und Ölresten, Verringerung von CSB. Kompakter, wenig eluierender Schlamm.
Ökonomisch:
Weniger Chemikalien, gegebenenfalls kein Chlor, Bisulfit, Spaltmittel, Flockungsmittel oder Aktivkohle. Weniger Entgiftungsschritte daher ein geringerer Arbeits-, Kontroll-, Anlagen- und Platzbedarf. Keine Nachbehandlung, daher ggf. kein Ionenaustauscher, Kiesfilter, Elektroflotation oder Ultra-, Mikrofiltration und von diesen keine sekundären Abfälle. Das Wasser, komplett entgiftet und von org. Ballasten befreit, eignet sich zur Eindampfung und Salzrückgewinnung. Weniger und chemisch stabilerer Schlamm, daher niedrigere Deponiekosten.
Im Folgejahr 1996 konnten weitere 14 Anwendungsfälle bearbeitet werden, obwohl die Partner ihre Investitionen in den Vertrieb erheblich zurückgeschraubt haben. So lief es im 1. Quartal 1997 weiter, so daß z.Zt. insgesamt etwa 35 Projektberichte vorliegen. Immer wieder tauchen neue Projektfälle auf, die in einem bestimmten Tempo, auch ohne besondere Finanzierung im eigenen Hause bearbeitet werden können. Die vorliegenden Projekte, die allmählich einen wirklich repräsentativen Querschnitt aus allen Anwendungsbereichen ergeben, stammen fast ausschließlich aus Deutschland. Das Europ. Patent ist seit einem halben Jahr erteilt. An die Erschließung dieses großen, latenten Marktes ist ohne Organisation- und Finanzierungshilfen nicht zu denken, geschweige denn von südostasiatischen oder amerikanischen Märkten.
Besonderheit:
Im Labor eines großen Cyanidherstellers konnte CN- mit dem polysulfidischen Fällungsmittel vor Zeugen abgetrennt werden. Dies dürfte prozessentscheidend sein, für die allg. Lösung des CN- /AOX-Problems. Nach Stand der Technik werden große Mengen Chlorbleichlauge eingesetzt, um CN- zu oxidieren. Hierbei werden org. Substanzen chloriert und org. Halogenide (AOX) ins Abwasser hineinproduziert.


Fazit

Das Ziel des Förderprojektes ist erreicht bzw. übertroffen worden. Viele weniger bekannte chem. Reaktionen sind anwendungstechnisch ausgearbeitet worden. Nebst effizienter Fällung kationischer SM-e und Besonderheiten, wie die Beseitigung von Chromat, Vanadat, Cyanid, Sulfit, AOX etc, bietet die neue Technologie auch anlagentechnische Komponenten an. Die derzeitigen Anlagen sind, ob früher oder neu geplant, extensiv, d.h. aufwendig und teuer, da die ihnen zu Grunde liegenden chemischen Reaktionen unzureichend sind. Der Bau von neuen, intensiven Anlagen ist nun möglich, die kompakter/komplexer aber preiswerter dimensioniert und konstruiert werden können