Umweltfreundliche Manganphosphatierung

Danfoss Power Solutions ist einer der weltweit grössten Anbieter von Antriebslösungen in der Mobilhydraulik. Das Unternehmen beliefert weltweit Hersteller von mobilen Arbeitsmaschinen mit hydrostatischen Getrieben, Pumpen, Lenkeinheiten, Motoren, Ventilen und elektrohydraulischen Steuerungen. Es hat Vertriebs-, Fertigungs- und Engineeringstandorte in Europa, Amerika und Asien-Pazifik. Die Firmenphilosophie legt grossen Wert auf Ressourcenschonung, Nachhaltigkeit und Umweltschutz. Bei der Planung neuer und der Modernisierung bestehender Produktionseinrichtungen wird daher stark auf die Reduktion von Energieverbrauch und Emissionen geachtet.

In Wroclaw (Polen) werden Hydraulikmotoren und deren Komponenten hergestellt. Einer der Prozessschritte bei der Produktion ist die Manganphosphatierung der Bauteile. Bei dieser werden nach jedem Prozessschritt grosse Spülwassermengen benötigt. Speziell die jeweils letzte Spülstufe verlangt dabei eine extrem hohe Wasserqualität. Bei der Auswahl des Prozesswasser-Aufbereitungsverfahrens wurden mehrere Technologien untersucht.

 

Vakuumdestillationsanlage «Vacudest L 3.000 Clearcat» bei Danfoss Power Solutions.

Chemisch/physikalische Aufbereitung

Bei diesem Verfahren wird zunächst die komplett benötigte Spülwassermenge durch Aufbereitung von Frischwasser hergestellt. Zum Einsatz kommen dabei Enthärtungsanlagen, Umkehrosmosen und Ionentauscher. Das verbrauchte Spülwasser wird später in einer chemisch/physikalischen Behandlungsanlage neutralisiert und anschliessend unter Zugabe von Chemikalien geflockt. Die entstandenen Feststoffe werden durch Sedimentation oder Filtration entfernt.

Das so behandelte Spülwasser kann aufgrund der immer noch enthaltenen Verunreinigungen nicht wiederverwendet werden. In der Regel ist jedoch die Einleitung in den Kanal möglich; dabei sind aber die Einleitgrenzwerte, speziell die Schwermetallkonzentrationen sorgfältig zu überwachen. Die Investitionskosten für eine chemisch/physikalische Behandlung sind vergleichsweise niedrig. Der Prozess ist aber nicht abwasserfrei. Dazu kommen hohe Betriebskosten für die Frischwasseraufbereitung und Spülwasserbehandlung. Diese hohen Kosten für die personalintensive chemisch/physikalische Aufbereitung veranlassten Danfoss Power Solutions sich gegen dieses Verfahren zu entscheiden.

Anwendungsschema einer «Vacudest»-Anlage.

Vakuumdestillation

Die Vakuumdestillation bietet neben der Kreislaufführung der Spülwässer noch viele weitere Vorteile. Das verbrauchte Spülwasser wird unter Vakuum bei etwa 86 °C verdampft. Der entstehende Dampf wird in einem Brüdenverdichter auf Umgebungsdruck komprimiert und dabei auf rund 120 °C erhitzt. Dieser leicht überhitzte Dampf wird dann verwendet, um das in die Anlage zulaufende, verschmutze Spülwasser zu verdampfen. Im Vergleich zu einer atmosphärischen Verdampfung werden so mehr als 95% Energie eingespart. Das entstehende Destillat ist nahezu schwermetall- und salzfrei und bedarf nur einer Ionentauscherbehandlung bevor es als Spülwasser wiederverwendet werden kann.

Das Verfahren ist abwasserfrei und erfüllt die strengen Umweltauflagen von Danfoss Power Solutions. Lediglich das Konzentrat aus der Eindampfung wird über entsprechend spezialisierte Unternehmen entsorgt. Aufgrund der Kreislaufführung wird der Frischwasserbedarf um mehr als 95% reduziert. Die Betriebskosten sind im Vergleich zur chemisch/physikalischen Behandlung wesentlich niedriger, so dass sich die vergleichsweise höheren Investitionskosten in weniger als zwei Jahren amortisieren.

 

Herkömmliche Wärmetauscher verdrecken schnell. Resultat: weniger Leistung, hoher Verbrauch.

Anlage mit innovativen Technologien

Nachdem das Unternehmen mehrere am Markt erhältlichen Vakuumdestillationsanlagen geprüft hatte, entschied man sich für eine «Vacudest L 3.000 Clearcat» von H2O. Ausschlaggebend für die Entscheidung waren die Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit. Der Anlagenhersteller kann weltweit fast 1000 Referenzen vorweisen, rund die Hälfte davon in der Aufbereitung von Spülwässern aus der Lackiervorbehandlung. Der After Sales Service wird durch eine Serviceniederlassung gewährleistet, die weniger als 200 km von Wroclaw entfernt ist. Niedrigste Betriebskosten werden durch die innovative «Activepowerclean (ACP)»- und die «Clearcat»-Technologie garantiert.

So reduziert der fluiddynamisch optimierte APC-Wärmetauscher den Energieverbrauch. Das bewährte System wird in «Vacudest»-Anlagen seit 1998 erfolgreich eingesetzt. Keramisches Wirbelgut reinigt die Wärmetauscher-Innenflächen kontinuierlich während des Betriebs der Anlage. So wird eine Belagbildung zuverlässig vermieden, die ohne APC mit Reinigungs­chemie entfernt werden müsste. In der neuen «Vacudest»-Baureihe wurde der APC-Wärmetauscher vergrössert und nochmals fluiddynamisch optimiert. So verringert sich der Energieverbrauch um weitere 15%. Darüber hinaus reduziert das Wirbelgut, ähnlich wie Siedesteine, das Schaumaufkommen erheblich.

Die innovative «Clearcat»-Technologie, basierend auf physikalischen katalytischen Prozessen, verringert den Kohlenwasserstoffindex des Destillats drastisch. Dafür werden keine Verbrauchsmaterialien oder Chemikalien gebraucht, womit diese Technologie extrem wirtschaftlich und wartungsarm ist. Das Destillat von herkömmlichen Vakuumdestillationsanlagen ist in Aktivkohlefiltern und Membrananlagen oder Koaleszenzabscheidern teuer und wartungsintensiv nachzuhandeln. Jenes von «Clearcat»-Anlagen ist im Gegensatz dazu kristallklar und praktisch ölfrei. Je nach Anforderung kann es direkt eingeleitet oder in den Produktionsprozess zurückgeführt werden.

 

Ein «Activepowerclean»-Wärmetauscher bleibt dank zirkulierender Keramikkugeln sauber.

Fazit

Der Projektleiter für die Manganphosphatierung bei Danfoss Power Solutions, Frank Lennart, fasst zusammen: «Dank der Vacudest L 3.000 Clearcat von H2O können wir unseren Frischwasserbedarf sowie die Aufbereitungskosten für das Frischwasser und das Abwasser erheblich reduzieren. Somit macht sich die Investition schnell bezahlt. Die sehr hohe Qualität des aufbereiteten Destillats verbessert unsere Manganphosphatierung, und nicht zuletzt schützen wir mit unserer abwasserfreien Produktion die Umwelt.»

 

Dipl.-Ing. Jochen Freund

Leiter Produkt- und Absatzentwicklung

H2O GmbH

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