Schließung von Kühlwasserkreisläufen durch innovative Entsalzung und Biozid Erzeugung aus anfallenden Konzentraten (Konzentrat-Biozid)

Abstract

Ziel des AiF-Forschungsvorhabens „Entwicklung eines betriebssicheren Verfahrens zur Kühlwas-serentsalzung auf Basis der membranunterstützten kapazitiven Deionisation mit Erzeugung von Monokonzentraten“ war die Untersuchung der MCDI in Bezug auf potentielle Störstoffe und ins-besondere die Verwertung des bei der Entsalzung anfallenden Mischkonzentrates der MCDI durch dessen selektive Auftrennung in jeweils einen sulfat- und chloridhaltigen Strom sowie die elektrolytische Erzeugung eines Biozids aus dem Letzterem. Bei der Herstellung und Verarbeitung von Produkten sowie der Energieerzeugung ist Wasser ein wichtiges Betriebsmittel. Aufgrund von klimatischen Veränderungen kommt es zunehmend zu einer temporären bzw. dauerhaften Wasserverknappung mit zeitweise auftretendem Wasser-stress. Dies bedeutet für die Wirtschaft im Extrem eine negative Beeinflussung der Produktion durch eine geringere Anlagenauslastung aufgrund einer begrenzten Wasserverfügbarkeit. Weiter ist ein Anstieg des Chlorid-Gehaltes in bestimmten Gewässern erkennbar, der zu einem Anstieg der Absalzhäufigkeit in Kühlkreisläufen zur Vermeidung von Korrosion und somit zu einem er-höhten Frischwasserbedarf führt. Entsalzungsverfahren zur Behandlung des Absalzstroms sind betrieblich nicht etabliert. Ein wesentliches Hemmnis stellen die hohen Entsorgungskosten für das anfallende Konzentrat dar. Eine wirtschaftliche, stoffliche Verwertung ist aufgrund der hete-rogenen Zusammensetzung des Konzentrates zurzeit nicht möglich. Hieraus resultiert dringender Handlungsbedarf zur Sicherstellung der Wasserversorgung in Verbindung mit einer integrierten Verwertung des Entsalzungskonzentrates. Der innovative Ansatz des Forschungsvorhabens lag somit in der Entwicklung und Erprobung der MCDI mit modifizierten Membranen sowie der Konzentrat-Erzeugung und Verwertung für eine wirtschaftliche Anwendung im Rahmen der Kühlwasserbehandlung. Von diesem Ansatz profitie-ren KMU aus den Bereichen des Anlagenbaus (Vorbehandlung - Katalysator, Entsalzung - MCDI, Monokonzentraterzeugung - Nanofiltration, elektrolytische Biozid Erzeugung) sowie die beschrie-benen Anwender im z.B. Bereich der Stahlindustrie. Grundvoraussetzungen sind die Kenntnis potenzieller Störstoffe beim Betrieb der MCDI und deren Entfernung sowie die Erzeugung eines chloridhaltigen Mono-Konzentrates. Nach Durchführung dieses Forschungsvorhabens steht erst-malig eine Zuordnung von Störstoffen und insbesondere Techniken zu deren Entfernung für einen sicheren und stabilen Betrieb der MCDI zur Verfügung. Des Weiteren wird ein chloridhaltiges Monokonzentrat erzeugt, dass als Grundprodukt zur elektrolytischen Herstellung von chlorbasier-ten Bioziden dient. Die branchenübergreifenden Anwendungspotentiale werden in Kühlkreisläu-fen der Eisen-, Stahl-, Papier- und Lebensmittelindustrie sowie der Energieerzeugung und im Bereich von Chlorid-haltigen Prozesswässern gesehen. Das Projekt wurde an der Forschungsstelle VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH (BFI) durch-geführt. Zur Erreichung des Forschungsziels wurde die Kühlwasserentsalzung auf Basis der MCDI mit Erzeugung von Monokonzentraten und deren Verwertung an der Forschungsstelle experimentell entwickelt und in Zusammenarbeit mit Industriepartnern sowie dem Hersteller der MCDI erprobt. Datei-Upload durch TIB