01 Juin 2012  |  Prétraitement
Publié dans Oberflächen POLYSURFACES 03/2012

Nachrüstung einer wässerigen Vorbehandlungsanlage

Horst Färber

Der Beitrag befasst sich mit der Nachrüstung einer wässrigen Vorbehandlungsanlage in einem Pulverlackierbetrieb. Dabei wird aufgezeigt, dass die nach Stand der Technik gesetzlich zu erbringenden Wassersparmassnahmen bei konsequenter und fachlich korrekter Begleitung und Umsetzung sowohl Qualitätsverbesserungen als auch ein eindrückliches Einsparpotential zur Folge haben.
 
Cet article s’intéresse à une entreprise de thermolaquage qui modernise son installation de prétraitement des eaux. Il montre que les mesures d’économie d’eau devant être mises en œuvre, de par la loi, conformément aux standards techniques actuels débouchent sur des améliorations qualitatives et que le potentiel d’économie est impressionnant, pour peu que lesdites mesures fassent l’objet d’un suivi systématique et compétent.
 
Anfallende Spül- und somit Abwässer wässeriger Vorbehandlungsanlagen müssen sich bei abschliessender Einleitung in die Kanalisation nicht nur innerhalb des vorgegebenen pH-Wert-Bereiches bewegen sondern die jeweiligen Grenzwerte der vorliegenden Schwermetalle oder beispielsweise der Kohlenwasserstoffe (KW) einhalten. Zur Erlangung einer Betriebsbewilligung sind nach anerkanntem Stand der Technik auch zwingend Wassersparmassnahmen umzusetzen. Dieser gesetzlich geforderte, bewusste Umgang mit dem kostbaren Gut Wasser spart einerseits wertvolle, natürliche Ressourcen und verhindert andererseits einen möglichen Verdünnungseffekt zur Unterschreitung und somit Einhaltung von Grenzwerten.
 
Ursprüngliche Anlagenbedingungen
Vor dem Lackieren und Pulverbeschichten werden die verschiedensten Werkstücke und Bauteile aus Eisen und Aluminium beim Industrie-Pulver-Lackierwerk Heidelberger in Kloten mittels Warenkörben in einer Tauchbad-Krananlage vorbehandelt. Zuerst wird dabei in einem schwach alkalischen Tauchreiniger bei 60 °C entfettet, anschliessend gespült, nachfolgend bei 60 °C in einer phosphorsäurebasierten Beize entrostet und gebeizt, dann wiederum gespült und vor dem Heisslufttrockner noch chromatfrei passiviert. Dem Entfettungsbad ist eine mit Stadtwasser gespeiste Zweifach-Kaskadenspüle nachgeschaltet. Es ist zudem mit einer automatischen Nachbefüllung des Aktivbades aus der ersten, stärker belasteten Kaskadenspüle versehen. Nach dem Beizen ist deckungsgleich eine Zweifach-Kaskadenspüle mit automatischer Nachbefüllung des Säurebades installiert, aus qualitativen Aspekten jedoch mit Osmosewasser durchflossen. Beim Ausfahren aus dem zweiten, reineren Kaskadenspülabteil wird die Ware nochmals mit Osmosewasser über eine längsseitig beidseits angebrachte Spritzdüseneinrichtung abgespritzt, um mit möglichst reiner Ware beziehungsweise reinem Werkstück-Haftwasser in die abschliessende Passivierung einzufahren.
Da ursprünglich die Wasserzufuhr beider Spülprozesse permanent in Betrieb war, der Verdampfungsverlust der beiden Aktivbäder zur Nachbefüllung jedoch bei weitem nicht ausreichte, mussten zwingend Wassersparmassnahmen getroffen werden. Demgegenüber standen betriebsseitig erhebliche und leicht nachvollziehbare Bedenken, da die erforderlichen Qualitätsanforderungen der Ware auch beim früheren, übermässig hohen Wassereinsatz gerade noch so einigermassen erreicht werden konnten.
 
Phase 1: Anschluss zweier Badpflegesysteme «OF-Divider» an der Abkochentfettung und der Beize der wässerigen Vorbehandlungsanlage.


Phase 2: Anschluss des «OF-Divider»-Systems am Spülbad nach der Abkochentfettung.


Phase 2: Anschluss des «OF-Divider»-Systems am Reinwasser-Spülbad vor dem Passivieren.
 
Zu treffende Wassersparmassnahmen
Ohne grundlegende Anpassungen der Anlagenperipherie hätten bei einer alleinigen Reduktion der Spülwassermenge unausweichlich qualitative Beschichtungsprobleme resultiert. Die Integration weiterer Kaskadenspülen war hinsichtlich des Raumangebotes jedoch nicht mehr möglich. Es galt also, das Beste aus der vorherrschenden Situation zu machen. Nach eingehender Datenaufnahme in der Produktion und anschliessender Situationsanalyse wurde entschlossen, die Kaskadenspülbäder in einer ersten Etappe konstruktiv zu ändern. Durch die Anbringung neuer, stirnseitiger Überlaufkanten beispielsweise liess sich der Wasseraustausch in den Zweifach-Kaskadenspülbädern optimieren. Im Weiteren wurde bei beiden Spülwasserzuläufen nach dem Entfettungs- und Beizprozess Handtaster und Durchflussmesser installiert. Folglich können nun aufgrund vorgängiger Spülwasserberechnungen für jeden Warentakt definierte Wasserzulaufzeiten und somit Spülwassermengen eingestellt werden. Als letzte aber nicht weniger wichtige Massnahme wurden für einen deutlich verbesserten Spüleffekt auch sämtliche Spülbäder mit Lufteinblasung nachgerüstet.
 
Filtermedium des «OF-Divider»-Systems im beladenen (oben) und unbeladenen Zustand (unten).
 
Zu treffende Badpflegmassnahmen
Um Abwasser zu sparen ist das Ergänzen von Verdampfungsverlusten mit artgleichem Spülwasser ein sinnvoller und überdies in den meisten Fällen einfacher Lösungsansatz. Je stärker jedoch das Spülwasser verunreinigt ist, zum Beispiel durch verschleppte emulgierte Fette und Öle aber auch durch Schmutzpartikel aus beispielsweise einem Entfettungsbad, werden diese Kontaminationen in der logischen Konsequenz wieder in die Prozesslösung zurückgeführt. Die Standzeit von Entfettungs- oder Beizbädern wird somit in aller Regel verkürzt und das Prob­lem lediglich zu einer frühzeitigen und kostenintensiven Entsorgung verlagert.
Durch eine fachlich korrekte Dimensionierung und Zuschaltung der praxisbewährten «OF-Divider»-Badpflegsysteme von Färber & Schmid konnten auch in diesem Projekt die ­entscheidend notwendigen Grundvor­aussetzungen für eine markant verbesserte Spülqualität und somit nun möglicher Wassersparmassnahmen erstellt werden. Überdies wurde die Standzeit der Tauchentfettung von bisher maximal vier Wochen auf nun vier Monate verlängert, wobei eine Standzeit von letztlich einem Jahr nicht überraschen wird. Auch der deutlich verbesserte Zustand des Beizbades durch den Einsatz des Badpflegesystems «OF-Divider» zeigt Wirkung. Nebst nun noch geringsten Mengen an verschleppten Kohlenwasserstoffen werden vor allem keine störenden Schmutzpartikel mehr in die Osmosewasser-Spülabfolge eingetragen. Auch dem abschliessenden reineren Osmosewasser-Spülbad der Zweifach-Kaskade ist nun ein «OF-Divider»-System zugeschalten, wodurch unter anderem auch der Wasserbedarf verringert wurde. Die Standzeit der abschliessenden Passivierung hat sich nach der Integration der vier vorstehend genannten Badpflegesysteme deutlich verlängert und der Bedarf an Chemie zur Nachschärfung spürbar reduziert.
 

Alkalische, stark emulgierende Abkochentfettung vor (links) und nach der Zuschaltung des «OF-Divider»-Systems (rechts).
 
Ausblick
Dieses eindrückliche Beispiel lässt mehrere entscheidende Schlüsse zu. Die heutzutage geforderten Wassersparmassnahmen sind nicht nur zum Wohle natürlicher Ressourcen zu verstehen. Bei einer fach- und sachkundig korrekten Auslegung und Betrachtung von Wassersparmassnahmen resultiert in den allermeisten Fällen auch hinsichtlich der laufenden Betriebs- und Chemiekosten ein äusserst interessantes Optimierungs- und Einsparpotential, zum Beispiel bezüglich geringerem Chemikalienbedarf, geringeren Entsorgungskosten, kleinerer Auslegung und Dimensionierung von Abwasserbehandlungs-, Reinwasser- sowie Kreislaufwasseranlagen und einigem mehr. Die dafür notwendigen Investitionen sind mit den zu erwartenden, resultierenden Betriebskosten fallweise und fachkundig zu betrachten, zu berechnen und zu vergleichen. Die vertiefte, langjährige praktische Erfahrung und das Wissen der Färber & Schmid AG bietet Anwendern der Galvano-, Lackier- und Oberflächentechnik ideale und bestmögliche Voraussetzungen ­dafür.

Färber & Schmid AG
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