Der entkalkende Abwasserstrom
Bei jedem Entkalkungsvorgang an einem metallischen Tauchsieder entsteht ein Abwasserstrom. Die verbrauchte Entkalkungssäure-typischerweise inhibierte Salz- oder Salpetersäure-enthält gelöste Metallablagerungen: Eisen, Nickel, Chrom aus Edelstahl; Titan aus Titanspulen. Nach der Säurereinigung muss das Heizgerät gründlich gespült werden, um Säurereste zu entfernen, bevor es wieder in Betrieb genommen wird. Das nun mit den gelösten Metallen und restlicher Säure verunreinigte Spülwasser wird in die Abwasseraufbereitungsanlage der Anlage oder direkt in die Kanalisation eingeleitet.
Öffentliche Aufbereitungsanlagen erheben für industrielle Nutzer eine Gebühr für die Abwassereinleitung, basierend auf der Menge, den Schwebstoffen, dem biochemischen Sauerstoffbedarf und der -kritischen-Schwermetallbelastung. Die Metallgrenzwerte sind niedrig. Bei Überschreitung werden Zuschläge erhoben, die ein Vielfaches des Grundbehandlungsentgelts betragen. Selbst wenn die Grenzwerte nicht überschritten werden, trägt die Metallbeladung zum zulässigen Gesamtabfluss der Anlage bei und kann eine zukünftige Produktionserweiterung einschränken.
PTFE-Wärmetauscher erfordern keine Entkalkung. Der metallhaltige Spülwasserstrom wird eliminiert. Bei der Abwasserzuschlagsreduzierung handelt es sich um eine direkte Betriebskosteneinsparung, die jährlich anfällt.
Die Berechnung der Metallbelastung
Bei einem typischen Entkalkungsvorgang für eine Edelstahl-Tauchschlange fallen 100–200 Liter Spülwasser an. Das Spülwasser enthält gelöste Metalle aus der gelösten Zunderschicht. Die Metallkonzentrationen im Spülwasser betragen typischerweise: Eisen 50–200 mg/L, Nickel 10–50 mg/L, Chrom 5–30 mg/L.
Für eine Anlage mit 10 Edelstahlheizgeräten, die viermal pro Jahr entkalkt werden, beträgt die jährliche Spülwassermenge 10 × 4 × 150 L=6.000 Liter. Die jährlich ausgetragene Metallfracht beträgt ca.: Eisen 0,75 kg, Nickel 0,18 kg, Chrom 0,10 kg.
Die von der Kanalisationsbehörde festgelegte Zuschlagsgrenze für Nickel dürfte bei 5 mg/L im Monatsdurchschnitt liegen. Ein einzelnes Entkalkungsereignis, bei dem 150 Liter mit 30 mg/L Nickel erzeugt und an einem Tag abgegeben werden, kann dazu führen, dass die tägliche Sammelprobe der Anlage den Schwellenwert überschreitet, wenn der tägliche Gesamtdurchfluss im Verhältnis zum Entkalkungsvolumen gering ist.
| Abwasserparameter | Mit Metallheizungen (10 Einheiten) | Mit PTFE-Wärmetauschern |
|---|---|---|
| 4 | 0 | |
| 100-200 | 0 | |
| Jährliches Entkalkungsspülvolumen (L) | 4,000-8,000 | 0 |
| Jährliche Eisenfracht in die Kanalisation (kg) | 0.5-1.5 | 0 |
| Jährliche Nickelfracht in die Kanalisation (kg) | 0.1-0.4 | 0 |
| Jährliche Chromfracht in die Kanalisation (kg) | 0.05-0.2 | 0 |
| Zuschlagsrisiko | Mäßig bis hoch | Keiner |
Die Zuschlagskostenberechnung
Abwasserzuschläge werden pro Kilogramm Metall über dem zulässigen Grenzwert berechnet. Typische Zuschlagssätze betragen 5–15 US-Dollar pro kg Nickel und 3–8 US-Dollar pro kg Chrom. Für die jährliche Nickelbelastung von 0,18 kg dürfte allein der Nickelzuschlag 0,90 bis 2,70 US-Dollar betragen – ein trivialer Betrag. Der größere Kostenfaktor ist der Verwaltungsaufwand für den Nachweis der Einhaltung der Vorschriften: Probenahme, Laboranalyse, Berichterstattung und Reaktion auf Meldungen über Überschreitungen.
Die größeren finanziellen Auswirkungen sind oft die Einschränkungen bei der Produktionsausweitung. Eine Anlage, die in der Nähe ihrer zulässigen Metallausstoßgrenze betrieben wird, kann keine neue Galvanisierungs- oder Reinigungskapazität hinzufügen, ohne entweder vorhandene Metallquellen zu reduzieren oder in zusätzliche Abwasserbehandlung zu investieren. Durch die PTFE-Umwandlung wird die Grundmetallbeladung reduziert, wodurch Genehmigungskapazitäten für Produktionswachstum frei werden. Der Wert dieser frei gewordenen Kapazität kann erheblich sein.
Die Vereinfachung der Umweltkonformität
Über die direkten Kosten hinaus vereinfacht die Eliminierung des entkalkenden Abwasserstroms die Einhaltung der Umweltvorschriften. Der Abwasserüberwachungsbericht muss eine Quelle weniger dokumentieren. Der Plan zur Verhinderung und Reaktion von Verschüttungen sieht eine Chemikalie weniger vor. Der Status als Erzeuger gefährlicher Abfälle kann verringert werden, wenn der Entkalkungsabfall zum gesamten gefährlichen Abfallvolumen der Anlage beiträgt.
Diese Vereinfachungen reduzieren den Verwaltungsaufwand des Umweltmanagements und verringern das Risiko von Strafen bei Nichteinhaltung. Durch die Eliminierung von Entkalkungsmitteln aus dem Chemikalieninventar der Anlage werden auch die Meldepflichten im Rahmen der Vorschriften zur Lagerung gefährlicher Chemikalien reduziert.
Zusammenfassung
Bei der Umwandlung des PTFE-Wärmetauschers entfällt das metallhaltige Entkalkungsspülwasser, wodurch die Metallbelastung des Abwassers der Anlage und das damit verbundene Risiko einer Abwasserentsorgung verringert werden. Während die direkte Kosteneinsparung durch den Zuschlag für eine mittelgroße Anlage bescheiden sein kann, -typischerweise 200 $-500 $ pro Jahr, bestehen die größeren Vorteile in der Beseitigung des administrativen Compliance-Aufwands, der Reduzierung der Chemikalienbestandsmeldungen und der Freigabe von Abwassergenehmigungskapazitäten für die Produktionserweiterung. Über die 15-jährige Gerätelebensdauer tragen die kumulierten Einsparungen bei der Einhaltung von Umweltauflagen erheblich zum PTFE-Geschäftsszenario bei.
Technische und umweltbezogene Unterstützung bei der Bewertung der Abwasserauswirkungen der PTFE-Umwandlung ist nach Vorlage aktueller Entkalkungsverfahren, Spülwassermengen, Abwassereinleitungsgenehmigungsgrenzen und Zuschlagsplan der Kanalisationsbehörde möglich.
