Besser gespült und Geld gespart

Bei wässrigen, nasschemischen Prozessen wie sie sowohl in der Teilereinigung, beim Lackieren und Pulverbeschichten als auch in der Galvanotechnik angewendet werden, hat gutes Spülen eine hohe Wichtigkeit. Um Reinigungs- oder Beschichtungsfehler zu verhindern, steht meistens der technische Aspekt zur Prozesssicherheit im Vordergrund. Modernes Spülen hingegen bedeutet mehr. Nebst einer bestmöglichen Spülqualität und hohen Prozesssicherheit werden die gesetzlich einzuhaltenden Wassersparmassnahmen übertroffen. Der Bedarf an Kreislaufwasser wird um Faktoren verringert, und aufgrund der wesentlich geringer anfallenden Abwässer resultieren erstaunlich hohe Einsparungen an Betriebskosten.

 

Grundsätzliches zum Spülen
Die Prozessicherheit des Spülens wird über das Spülkriterium (Bild1) definiert und ist von den chemischen Anforderungen des Folgebades beziehungsweise der für den nächsten Prozessschritt erforderlichen Oberflächenqualität des Werkstückes abhängig. Verschleppungen und Querverschmutzungen sind geringst zu halten. Nach anerkanntem Stand der Technik erfüllen Ionenaustauscher-Kreislaufwasseranlagen oder die 3-fach-Kaskadenspültechnik in der Prozesslinie die gesetzlichen Mindestanforderungen an Wassersparmassnahmen. Aber wie lässt sich nun beim Spülen sparen? Und wie lässt sich dies für den Anwender berechnen und somit belegen?

Berechnungsbeispiele aus der Praxis
Die Grundlage zur Erhöhung der Spülqualität bei gleichzeitiger Kosteneinsparung ist der Wasserverbrauch in Abhängigkeit vom Spülkriterium und der Anzahl der Spülstufen (Tabelle 1). Anhand von zwei praktischen Beispielen aus der Galvanobranche wird nachstehend aufgezeigt, mit welchem konzeptionellen Ansatz die Berechnungen im Vorfeld durchgeführt wurden. Anhand einer klassischen Kupfer-Nickel-Chrom-Galvanolinie in Gestelltechnik sowie einer Kupfer-Nickel-Trommelanlage wird die «klassische» Spültechnik mit der von Färber & Schmid empfohlenen, optimierten Spültechnik verglichen.
Die Galvanolinie für Gestellteile benötigt anstelle von rund 15 m³/h Kreislaufwasser bei klassischer Spültechnik (Spar- und nachfolgend Kreislaufwasser-Spülen) nur noch 5 m³/h bei moderner Konzeption. In der Trommelanlage ist neu ein Bedarf von 7,5 m³/h gegenüber früher 15 m³/h erforderlich. Sei es für eine Neuanschaffung oder auch zur Beurteilung, ob eine bereits bestehende Kreislaufwasser-Anlage genutzt werden kann: eine um 50 bis 75% geringere Dimensionierung oder Mengenbedürfnisse sind in beiden Fällen die gewünschte Folge.
Und wie steht es um die Betriebskosten? Je nach gewähltem Kostenansatz resultieren alleine für die Entgiftungskosten jährliche Einsparungen von über 34000 CHF in der Gestellstrasse und über 42000 CHF in der Trommelanlage (Tabelle 2 und 3).

Nutzen
Nach der Aufnahme sämtlicher Prozessparameter und dem Festlegen des jeweiligen Spülkriteriums kann unter Einbezug praktischer Erfahrungen ein zukunftsgerichtetes Spülkonzept mit hohem Einsparpotential geschaffen werden. Gleichzeitig wird den stetig wachsenden Anforderungen an eine erhöhte Spülqualität mehr als nur Rechnung getragen. Die Berechnungsgrundlagen bieten die Voraussetzung, um anstehende Anlagenerweiterungen betriebswirtschaftlich zu begründen und dienen letztlich als bestmögliche Entscheidungsgrundlage.
Durch eine richtig gewählte Kombination der Kaskadenspül- mit der Ionenautauscher-Kreislaufwassertechnik wird der Wasserbedarf - und folglich der Abwasseranfall - gegenüber herkömmlichen Spülfolgen deutlich, wenn nicht dramatisch verringert. Ein modernes und korrekt ausgelegtes Spülkonzept ist einer der Schlüssel zu einem stoffverlustminimierten Betrieb. Denn mit keiner anderen Rückgewinnungstechnik werden derart kostengünstig wertvolle Recourcen gespart.

Fazit
Jedes Unternehmen hat seine spezifischen Betriebsbedingungen und Anforderungen. Durch eine enge Zusammenarbeit kann unter Einbezug der betrieblichen Gegebenheiten sowie dem breiten Erfahrungsschatz, die beste Voraussetzung für die gewünschten Berechnungen geschaffen werden. Daraus resultiert für den Anwender letztlich die ideale Berechnungsgrundlage für seine individuellen Betriebsverhältnisse und täglichen Bedürfnisse.

 

Bild 1: Schematische Darstellung des Spülkriteriums. Das erforderliche Spülergebnis wird durch das so genannte Spülkriterium R beschrieben, dem Quotienten aus der eingetragenen Konzentration und der nach dem Spülen zu erreichenden Endkonzentration in der jeweils am Werkstück haftenden Lösung. Die Qualität des Spülergebnisses (das einzuhaltende Spülkriterium) hängt von den Anforderungen des Folgebades oder der notwendigen Oberflächenqualität ab.

Tabelle 1: Grundlage bewusster Spültechnik. Wasserverbrauch in Abhängigkeit vom Spülkriterium und der Anzahl der Spülstufen.

Tabelle 2: Kreislaufwasser-Einsparungen bei einer Gestellstrasse: neu 5 m³/h gegenüber 15 m³/h.

Tabelle 3: Kreislaufwasser-Einsparungen bei einer Trommelstrasse: neu 7,5 m³/h gegenüber 15 m³/h.